揭秘：Nginx如何优雅地支撑WebSocket的实时通信

WebSocket与Nginx之间的小秘密主要体现在WebSocket协议的特性和Nginx作为高性能反向代理服务器如何优化WebSocket连接的方面。以下是一些关键点：

一、代理服务器获取流量的方式

客户端通常都会直接与Web服务器进行通信。那么当使用代理服务器作为客户端和服务器两者间一个“中介”时，代理服务器获取流量的方式有以下四种方式： 修改客户端：将客户端配置为使用代理服务器，那么客户端会直接将HTTP请求有意的发送到代理服务器上。 修改网络：网络基础设备可以通过若干种技术手段，在客户端不知情或没有参与的情况下，拦截网络流量并将其导入代理，这种代理称为拦截代理。

修改DNS命名空间：放在Web服务器之前的代理服务器，替代物，会直接假扮Web服务器的名字和IP地址 修改Web服务器：将Web服务器配置为向客户端发送一条HTTP重定向命令，将客户端的请求重定向到代理服务器上。

二、WebSocket的特性

全双工通信：WebSocket允许浏览器与服务器进行双向、低延迟的数据交换。与传统的HTTP请求-响应模式不同，WebSocket实现了真正的双向通信，服务器可以主动推送数据到客户端，而无需客户端发起请求。

长连接：一旦WebSocket握手成功，连接将保持打开状态，直到显式关闭。这减少了频繁建立和销毁连接的开销，特别适合需要持续通信的场景。

轻量级头部：WebSocket数据帧采用紧凑的二进制格式，减少了不必要的头部信息，提高了数据传输效率。

实时性：由于数据可以直接在已建立的连接上传输，WebSocket能够实现实时或接近实时的数据交互。

三、Nginx对WebSocket的支持和优化

WebSocket 和HTTP虽然是不同协议，但是两者“握手”方式兼容。通过HTTP升级机制，使用HTTP的Upgrade和Connection协议头的方式可以将连接从HTTP升级为WebSocket。如下图所示： Nginx配置Websocket方式，通过修改nginx.conf配置，如下图所示： map是根据客户端请求中 $http_upgrade 的值来构造改变 $connection_upgrade 的值。 HTTP的Upgrade协议头机制用于将连接从HTTP连接升级到WebSocket连接，Upgrade机制使用了Upgrade协议头和Connection协议头。为了让Nginx可以将来自客户端的Upgrade请求发送到后端服务器，Upgrade和Connection的头信息必须被显式的设置。

反向代理和负载均衡：为了适应大量消息推送的业务场景，需要多个WebSocket服务器来保障性能和高可用性。Nginx可以作为反向代理服务器，对WebSocket服务器进行反向代理和负载均衡，有效地分发客户端请求到后端服务器，提高系统的整体性能和稳定性。

解决协议升级问题：WebSocket连接是通过HTTP的Upgrade机制建立的。Nginx需要配置以支持WebSocket的Upgrade和Connection协议头，确保这些头信息能够被显式地设置并发送到后端服务器，从而成功地将连接从HTTP升级为WebSocket。

保持连接打开：由于WebSocket连接是长时间保持的，Nginx代理服务器需要允许这些连接处于打开状态，而不是像对待HTTP短连接那样将其关闭。

优化配置：通过修改Nginx的配置文件（如nginx.conf），可以进一步优化WebSocket的性能。例如，启用Nginx的缓存机制，缓存频繁访问的WebSocket连接；通过负载均衡算法，将WebSocket连接均匀地分配到不同的后台服务器上。

模块支持：Nginx通过其HTTP WebSocket模块和HTTP Upstream模块来实现对WebSocket的支持。这些模块允许Nginx将WebSocket连接转发到支持WebSocket协议的后台服务器，并处理相关的负载均衡和连接管理任务。

总之，WebSocket与Nginx之间的“小秘密”主要体现在Nginx如何作为高性能的反向代理服务器来优化WebSocket连接的建立、保持和管理，以确保Web应用能够实现高效、稳定、实时的双向通信。