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WebSocket是一種在單個TCP連接上提供全雙工通信渠道的網絡協議。WebSocket的設計使得客戶端和服務器之間可以實現持久連接，都能夠主動地向對方發送數據或接收數據，減少了頻繁建立連接的開銷和延遲，這通常比傳統的HTTP請求和響應模式更高效。WebSocket主要應用于需要實時通信功能的場景，CLB默認支持WebSocket協議。

WebSocket簡介

為什么使用WebSocket

隨著互聯網技術的迅速發展，Web應用的多樣化趨勢日益顯著，其中不少應用場景，例如直播間聊天室、實時彈幕等，都需要服務器具備實時推送數據的能力。傳統的實現方式是通過輪詢技術，即客戶端瀏覽器在固定的時間間隔（例如每1秒）向服務器發起HTTP請求，服務器隨后將最新數據返回給客戶端。然而，這種模式存在顯著的不足，客戶端需要頻繁地發起請求，而HTTP請求的頭部信息通常較長，有效數據卻相對較少，這不僅增加了服務器的負擔，也造成了帶寬資源的極大浪費。

為了解決這些問題，HTML5引入了WebSocket協議，它為服務器與客戶端之間的通信提供了更為高效的解決方案。WebSocket協議支持全雙工通信，這意味著服務器和客戶端可以同時進行數據的發送和接收，從而允許服務器在有新數據時主動推送給客戶端，無需客戶端不斷輪詢。這種雙向實時通信機制顯著提高了數據傳輸的效率，減少不必要的網絡請求，有效節省服務器資源和帶寬，同時為用戶帶來更為流暢和實時的交互體驗。

WebSocket協議的特性

WebSocket通信前，首先客戶端與服務器要進行TCP三次握手連接，然后進行一次叫做“握手”的特殊HTTP請求進行協議升級，完成協議升級后原始的HTTP連接被升級到WebSocket連接。在協議升級后，客戶端和服務器之間的通信將使用WebSocket協議進行而不再是HTTP，可以在同一個WebSocket連接上進行雙向通信。

WebSocket連接一旦經過握手協商成功建立，便能維持活躍狀態，使得雙方能如同使用原始套接字(Socket)那樣進行連續不斷的雙向數據傳輸，而不必為每個通信回合重新發起連接或等待確認。通過WebSocket，客戶端和服務器之間得以建立一種持久、低延遲的連接，極大地提升了數據交換效率。

WebSocket通過數據幀進行通信，它有自己的幀協議格式，頭信息更簡潔，數據可以作為文本或二進制傳輸。這種方式減少了持久連接上額外的協議開銷，允許更高效的網絡交互，能夠在節省服務器資源和帶寬的同時，提供更優質的實時互動體驗。

關于WebSocket協議的更多信息，可參考官方文檔The WebSocket Protocol。

WebSocket應用場景

WebSocket主要適用于需要快速、實時的雙向通信的應用場景，例如AI應用、在線聊天室、實時通知系統、多人在線游戲、實時市場信息推送等。

場景示例

某公司需要在阿里云上部署Web在線聊天應用，用戶可以通過訪問域名來接入后端服務進行實時交流。該應用由于其即時通訊的特性，要求用戶之間的信息傳遞必須具備低延遲、高效率和雙向實時的特點。

該公司的網站服務面臨的挑戰是高并發與長連接管理。隨著用戶數量的增長，傳統的HTTP模式無法滿足大量用戶同時在線并保持實時通信的需求，因為每次通信都需要重新建立連接，這會導致服務器壓力劇增且性能低下。

在這個場景下，選用CLB結合WebSocket協議，能夠有效解決高并發下的長連接管理問題。通過后端服務器組多服務器部署WebSocket應用程序，確保服務的高可用性，從而為在線聊天室應用提供了一個可靠、高效的實時信息推送解決方案。

注意事項

CLB的HTTP監聽默認支持WebSocket協議。CLB默認支持熱更新，即配置變更時不會影響已有長連接。

使用時需要注意如下事項：

若CLB與后端服務器的連接采用某個版本的HTTP協議（例如HTTP/1.1），建議后端服務器采用支持同樣HTTP協議版本的Web Server。
HTTP監聽的默認連接請求超時時間為60秒，即如果CLB與后端服務超過60秒無消息交互，會主動斷開連接。
- 如果60秒無法滿足您的需求，您可以通過修改監聽的連接請求超時時間字段，調整該時間值。
- 如果需要維持連接一直不中斷，需要主動實現保活機制，每60秒內進行一次報文交互。

前提條件

已創建CLB實例。
已準備3個云服務器ECS01、ECS02、ECS03。
- ECS01、ECS02用于部署WebSocket應用程序，ECS03用于部署Redis。
- 本文示例中服務器操作系統統一為CentOS7.9。
- ECS01、ECS02、ECS03建議處于同一安全組中。如果分配了不同的安全組，注意互相放行服務器需要通信的端口。
已經注冊域名并完成備案。具體操作，請參見注冊阿里云域名、ICP備案。

操作步驟

步驟一：部署服務

您需要在您的ECS03服務器中部署Redis，在ECS01、ECS02服務器中部署WebSocket應用程序。

本文以CentOS 7.9為示例，演示使用Python快速部署一個簡易的在線聊天室測試服務。示例僅供參考，實際使用過程中以您自己開發的程序和服務為準。

在ECS03部署Redis服務

登錄ECS03服務器后臺。

復制粘貼如下命令，并執行，完成Redis部署與配置。

# 安裝 EPEL (Extra Packages for Enterprise Linux)
sudo yum install epel-release -y

# 安裝 Redis
sudo yum install redis -y

# 啟動并啟用 Redis 服務
sudo systemctl start redis
sudo systemctl enable redis

# 檢查并編輯 Redis 配置文件，允許遠程連接
sudo sed -i 's/^bind 127.0.0.1$/bind 0.0.0.0/' /etc/redis.conf
sudo sed -i 's/^protected-mode yes/protected-mode no/' /etc/redis.conf

# 重啟 Redis 服務以使更改生效
sudo systemctl restart redis

# 檢查 Redis 是否運行
sudo systemctl status redis

命令執行無報錯，并且命令運行完成后，返回如下信息并顯示Redis服務為active(running)狀態，表示部署與配置成功。

在ECS01中部署WebSocket應用程序

登錄ECS01服務器后臺。
執行sudo pip3 install flask flask-socketio flask-cors redis，安裝依賴庫。
執行vi ECS01_ws.py，按i鍵進入編輯模式。

復制并粘貼如下代碼：

部署測試服務代碼參考

說明

注意第13行的redis_url中的IP地址，需要修改為Redis服務器的IP地址，即ECS03的IP地址。

import os
import redis
from flask import Flask, render_template, request
from flask_cors import CORS
from flask_socketio import SocketIO, emit, disconnect

app = Flask(__name__)
app.config['SECRET_KEY'] = 'secret!'
# 啟用跨域資源共享（CORS）
CORS(app)

# 配置 Redis 作為消息隊列和狀態存儲
redis_url = "redis://192.168.*.*:6379/0"  # 替換為你的 Redis 服務器 IP
redis_client = redis.StrictRedis.from_url(redis_url)

# 日志級別增加為 DEBUG 以便于調試
socketio = SocketIO(app, message_queue=redis_url, manage_session=True, logger=True, engineio_logger=True, cors_allowed_origins="*")

SESSION_PREFIX = "session:"


def set_session_data(session_id, key, value):
    redis_client.hset(f"{SESSION_PREFIX}{session_id}", key, value)


def get_session_data(session_id, key):
    return redis_client.hget(f"{SESSION_PREFIX}{session_id}", key)


def delete_session_data(session_id):
    redis_client.delete(f"{SESSION_PREFIX}{session_id}")


@app.route('/')
def index():
    return render_template('index.html')


@socketio.on('connect')
def handle_connect():
    try:
        session_id = request.sid  # 獲取客戶端的 session ID
        print(f"Session {session_id} connected.")
        welcome_message = "您已進入聊天室！"
        emit('message', welcome_message)
        set_session_data(session_id, "username", '')  # 初始化用戶名為空
    except Exception as e:
        print(f"Error during connection: {str(e)}")


@socketio.on('disconnect')
def handle_disconnect():
    try:
        session_id = request.sid
        username = get_session_data(session_id, "username")
        if username:
            username = username.decode()
            leave_message = f"{username} 已離開聊天室。"
            emit('message', leave_message, broadcast=True)
            print(leave_message)
        delete_session_data(session_id)
        print(f"Session {session_id} disconnected.")
    except Exception as e:
        print(f"Error during disconnection: {str(e)}")


@socketio.on('set_username')
def handle_set_username(username):
    session_id = request.sid
    set_session_data(session_id, "username", username)
    print(f"客戶端 {session_id} 的用戶名設置為 {username}")
    emit('message', f"您的用戶名已設置為：{username}")


@socketio.on('message')
def handle_message(msg):
    session_id = request.sid
    username = get_session_data(session_id, "username")
    if username:
        username = username.decode()
        formatted_message = f"{username}：{msg}"
        emit('message', formatted_message, broadcast=True)
        print(formatted_message)
    else:
        warning_message = "發送消息失敗：請先設置用戶名。"
        emit('message', warning_message)
        print(warning_message)


if __name__ == '__main__':
    # 確保存在 templates 目錄
    if not os.path.exists('templates'):
        os.makedirs('templates')

    # 使用 Flask 模板（index.html）
    html_code = '''<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>聊天室</title>
    <style>
        body {
            font-family: Arial, sans-serif;
            display: flex;
            flex-direction: column;
            align-items: center;
            margin: 0;
            padding: 0;
            background-color: #f0f0f0;
        }
        h1 {
            color: #333;
        }
        .chat-container {
            width: 90%;
            max-width: 600px;
            background: white;
            padding: 20px;
            border-radius: 8px;
            box-shadow: 0 0 10px rgba(0, 0, 0, 0.1);
        }
        .user-container, .message-container {
            display: flex;
            margin-bottom: 10px;
        }
        .user-container input, .message-container input {
            flex: 1;
            padding: 10px;
            margin-right: 10px;
            border: 1px solid #ccc;
            border-radius: 4px;
        }
        .message-container {
            margin-top: 10px;
        }
        button {
            padding: 10px;
            background-color: #0056b3;
            color: white;
            border: none;
            border-radius: 4px;
            cursor: pointer;
        }
        button:hover {
            background-color: #004099;
        }
        #messages {
            border: 1px solid #ccc;
            padding: 10px;
            height: 300px;
            overflow-y: scroll;
            margin-bottom: 10px;
            border-radius: 4px;
            background-color: #f9f9f9;
        }
    </style>
    <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/socket.io/4.0.1/socket.io.js"></script>
    <script src="https://code.jquery.com/jquery-3.6.0.min.js"></script>
</head>
<body>
    <h1>在線聊天室</h1>
    <div class="chat-container">
        <div class="user-container">
            <input type="text" id="username" autocomplete="off" placeholder="請輸入用戶名">
            <button onclick="setUsername()">設置用戶名</button>
        </div>
        <div id="messages"></div>
        <div class="message-container">
            <input type="text" id="myMessage" autocomplete="off" placeholder="請輸入消息...">
            <button onclick="sendMessage()">發送</button>
        </div>
    </div>
    <script>
        var socket = io({ transports: ['websocket', 'polling', 'flashsocket'] });
        var usernameSet = false;
        socket.on('connect', function() {
            console.log("Connected to the server!");
            socket.on('message', function(msg){
                $('#messages').append($('<div>').text(msg));
                $('#messages').scrollTop($('#messages')[0].scrollHeight);
            });
        });
        function setUsername() {
            var username = $('#username').val();
            if (username) {
                socket.emit('set_username', username);
                usernameSet = true;  // 設置用戶名標識
            } else {
                alert("用戶名不能為空！");
            }
        }
        function sendMessage() {
            if (usernameSet) {
                var message = $('#myMessage').val();
                if (message) {
                    socket.send(message);
                    $('#myMessage').val('');
                } else {
                    alert("消息不能為空！");
                }
            } else {
                alert("請先設置用戶名！");
            }
        }
    </script>
</body>
</html>
'''

    # 將模板保存到文件
    with open('templates/index.html', 'w') as file:
        file.write(html_code)

    socketio.run(app, host='0.0.0.0', port=5000)

按Esc鍵，輸入:wq保存修改。
執行sudo python3 ECS01_ws.py命令，運行腳本。

當最后顯示如下執行結果時，表示WebSocket應用程序已啟動，端口為5000。

Server initialized for threading.
 * Serving Flask app 'ECS01_ws' (lazy loading)
 * Environment: production
   WARNING: This is a development server. Do not use it in a production deployment.
   Use a production WSGI server instead.
 * Debug mode: off
 * Running on all addresses.
   WARNING: This is a development server. Do not use it in a production deployment.
 * Running on http://192.168.*.*:5000/ (Press CTRL+C to quit)

如果出現啟動失敗，需要排查下端口是否已被占用，或者命令及代碼是否復制粘貼錯誤。

在ECS02中部署WebSocket應用程序

登錄ECS02服務器后臺。
執行sudo pip3 install flask flask-socketio flask-cors redis，安裝依賴庫。
執行vi ECS02_ws.py，按i鍵進入編輯模式。

復制并粘貼如下代碼：

部署測試服務代碼參考

說明

注意第13行的redis_url中的IP地址，需要修改為Redis服務器的IP地址，即ECS03的IP地址。

import os
import redis
from flask import Flask, render_template, request
from flask_cors import CORS
from flask_socketio import SocketIO, emit, disconnect

app = Flask(__name__)
app.config['SECRET_KEY'] = 'secret!'
# 啟用跨域資源共享（CORS）
CORS(app)

# 配置 Redis 作為消息隊列和狀態存儲
redis_url = "redis://192.168.*.*:6379/0"  # 替換為你的 Redis 服務器 IP
redis_client = redis.StrictRedis.from_url(redis_url)

# 日志級別增加為 DEBUG 以便于調試
socketio = SocketIO(app, message_queue=redis_url, manage_session=True, logger=True, engineio_logger=True, cors_allowed_origins="*")

SESSION_PREFIX = "session:"


def set_session_data(session_id, key, value):
    redis_client.hset(f"{SESSION_PREFIX}{session_id}", key, value)


def get_session_data(session_id, key):
    return redis_client.hget(f"{SESSION_PREFIX}{session_id}", key)


def delete_session_data(session_id):
    redis_client.delete(f"{SESSION_PREFIX}{session_id}")


@app.route('/')
def index():
    return render_template('index.html')


@socketio.on('connect')
def handle_connect():
    try:
        session_id = request.sid  # 獲取客戶端的 session ID
        print(f"Session {session_id} connected.")
        welcome_message = "您已進入聊天室！"
        emit('message', welcome_message)
        set_session_data(session_id, "username", '')  # 初始化用戶名為空
    except Exception as e:
        print(f"Error during connection: {str(e)}")


@socketio.on('disconnect')
def handle_disconnect():
    try:
        session_id = request.sid
        username = get_session_data(session_id, "username")
        if username:
            username = username.decode()
            leave_message = f"{username} 已離開聊天室。"
            emit('message', leave_message, broadcast=True)
            print(leave_message)
        delete_session_data(session_id)
        print(f"Session {session_id} disconnected.")
    except Exception as e:
        print(f"Error during disconnection: {str(e)}")


@socketio.on('set_username')
def handle_set_username(username):
    session_id = request.sid
    set_session_data(session_id, "username", username)
    print(f"客戶端 {session_id} 的用戶名設置為 {username}")
    emit('message', f"您的用戶名已設置為：{username}")


@socketio.on('message')
def handle_message(msg):
    session_id = request.sid
    username = get_session_data(session_id, "username")
    if username:
        username = username.decode()
        formatted_message = f"{username}：{msg}"
        emit('message', formatted_message, broadcast=True)
        print(formatted_message)
    else:
        warning_message = "發送消息失敗：請先設置用戶名。"
        emit('message', warning_message)
        print(warning_message)


if __name__ == '__main__':
    # 確保存在 templates 目錄
    if not os.path.exists('templates'):
        os.makedirs('templates')

    # 使用 Flask 模板（index.html）
    html_code = '''<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>聊天室</title>
    <style>
        body {
            font-family: Arial, sans-serif;
            display: flex;
            flex-direction: column;
            align-items: center;
            margin: 0;
            padding: 0;
            background-color: #f0f0f0;
        }
        h1 {
            color: #333;
        }
        .chat-container {
            width: 90%;
            max-width: 600px;
            background: white;
            padding: 20px;
            border-radius: 8px;
            box-shadow: 0 0 10px rgba(0, 0, 0, 0.1);
        }
        .user-container, .message-container {
            display: flex;
            margin-bottom: 10px;
        }
        .user-container input, .message-container input {
            flex: 1;
            padding: 10px;
            margin-right: 10px;
            border: 1px solid #ccc;
            border-radius: 4px;
        }
        .message-container {
            margin-top: 10px;
        }
        button {
            padding: 10px;
            background-color: #0056b3;
            color: white;
            border: none;
            border-radius: 4px;
            cursor: pointer;
        }
        button:hover {
            background-color: #004099;
        }
        #messages {
            border: 1px solid #ccc;
            padding: 10px;
            height: 300px;
            overflow-y: scroll;
            margin-bottom: 10px;
            border-radius: 4px;
            background-color: #f9f9f9;
        }
    </style>
    <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/socket.io/4.0.1/socket.io.js"></script>
    <script src="https://code.jquery.com/jquery-3.6.0.min.js"></script>
</head>
<body>
    <h1>在線聊天室</h1>
    <div class="chat-container">
        <div class="user-container">
            <input type="text" id="username" autocomplete="off" placeholder="請輸入用戶名">
            <button onclick="setUsername()">設置用戶名</button>
        </div>
        <div id="messages"></div>
        <div class="message-container">
            <input type="text" id="myMessage" autocomplete="off" placeholder="請輸入消息...">
            <button onclick="sendMessage()">發送</button>
        </div>
    </div>
    <script>
        var socket = io({ transports: ['websocket', 'polling', 'flashsocket'] });
        var usernameSet = false;
        socket.on('connect', function() {
            console.log("Connected to the server!");
            socket.on('message', function(msg){
                $('#messages').append($('<div>').text(msg));
                $('#messages').scrollTop($('#messages')[0].scrollHeight);
            });
        });
        function setUsername() {
            var username = $('#username').val();
            if (username) {
                socket.emit('set_username', username);
                usernameSet = true;  // 設置用戶名標識
            } else {
                alert("用戶名不能為空！");
            }
        }
        function sendMessage() {
            if (usernameSet) {
                var message = $('#myMessage').val();
                if (message) {
                    socket.send(message);
                    $('#myMessage').val('');
                } else {
                    alert("消息不能為空！");
                }
            } else {
                alert("請先設置用戶名！");
            }
        }
    </script>
</body>
</html>
'''

    # 將模板保存到文件
    with open('templates/index.html', 'w') as file:
        file.write(html_code)

    socketio.run(app, host='0.0.0.0', port=5000)

按Esc鍵，輸入:wq保存修改。
執行sudo python3 ECS02_ws.py命令，運行腳本。

當最后顯示如下執行結果時，表示WebSocket應用程序已啟動，端口為5000。

Server initialized for threading.
 * Serving Flask app 'ECS02_ws' (lazy loading)
 * Environment: production
   WARNING: This is a development server. Do not use it in a production deployment.
   Use a production WSGI server instead.
 * Debug mode: off
 * Running on all addresses.
   WARNING: This is a development server. Do not use it in a production deployment.
 * Running on http://192.168.*.*:5000/ (Press CTRL+C to quit)

如果出現啟動失敗，需要排查下端口是否已被占用，或者命令及代碼是否復制粘貼錯誤。

步驟二：配置服務器組

登錄傳統型負載均衡CLB控制臺。
在頂部菜單欄，選擇實例所屬的地域。
在左側導航欄，選擇實例管理，并在實例管理頁面找到目標實例，單擊實例ID。
在虛擬服務器組頁簽單擊創建虛擬服務器組。并在創建虛擬服務器組頁面配置以下信息，其他參數可保持默認值或根據實際情況修改。完成后單擊創建并根據控制臺指導完成操作。
配置
說明
虛擬服務器組名稱
輸入虛擬服務器組名稱RS1。
在虛擬服務器組頁簽中，找到已創建的目標虛擬服務器組的操作列單擊編輯。
在編輯虛擬服務器組頁面，單擊添加，并在我的服務器頁面根據控制臺指導添加后端服務器ECS01與ECS02，注意端口需要配置為WebSocket應用程序端口。本文代碼示例中WebSocket應用程序端口為5000。
在編輯虛擬服務器組頁面選中已添加的服務器，單擊保存。

步驟三：配置HTTP監聽

登錄傳統型負載均衡CLB控制臺。
在頂部菜單欄，選擇實例所屬的地域。
在左側導航欄，選擇實例管理。
在實例管理頁面，找到目標實例，在操作列單擊監聽配置向導。
在協議&監聽頁面配置以下信息，其他參數可保持默認值或根據實際情況修改。完成后單擊下一步。
配置
說明
選擇監聽協議
選擇HTTP。
監聽端口
本文配置端口5000。
在后端服務器頁面配置以下信息，其他參數可保持默認值或根據實際情況修改。完成后單擊下一步。
配置
說明
選擇服務器組
選擇此前已創建好的虛擬服務器組。
在健康檢查頁面，單擊下一步。參數可保持默認值或根據實際情況修改。
在配置審核頁面，檢查配置參數是否有誤，無誤的話單擊提交，等待監聽創建完成。

步驟四：配置域名解析

說明

對于非阿里云注冊域名，需先將域名添加到云解析控制臺，才可以進行域名解析設置。
如果您的CLB實例為私網類型，需先為其綁定彈性公網IP（EIP），隨后配置A記錄將域名解析指向該EIP實現公網訪問。

在左側導航欄，選擇傳統型負載均衡CLB > 實例管理。
在實例管理頁面，選擇目標實例，并復制目標實例的服務地址。

執行以下步驟添加A解析記錄。

登錄域名解析控制臺。
在權威域名解析頁面，找到目標域名，在操作列單擊解析設置。
在解析設置頁面，單擊添加記錄。

在添加記錄面板配置以下信息，其他參數可保持默認值或根據實際情況修改，完成后單擊確定。

配置	說明
記錄類型	在下拉列表中選擇A。
主機記錄	您的域名的前綴。本文輸入www。說明創建域名為根域名時，主機記錄為@。
記錄值	輸入域名對應的A地址，即您復制的CLB實例的服務地址。

步驟五：結果驗證

準備2個不同IP地址的能夠訪問公網的終端電腦，通過在瀏覽器輸入聊天消息并查看效果，驗證CLB使用WebSocket協議實現信息實時推送。

在瀏覽器中輸入http://域名:5000，訪問在線聊天室應用。
頁面訪問成功示例：
如果您打開了瀏覽器開發者工具，您可以在網絡或Network頁簽看到，瀏覽器已經在使用WebSocket協議進行通信。
輸入用戶名用于后續聊天交互，完成后單擊設置用戶名。
在不同終端電腦中，分別輸入多條聊天消息并單擊發送，進行測試。
所有瀏覽器中，均可以實時收到消息。
如上驗證過程表明，通過CLB使用WebSocket協議實現了信息實時推送，并且實現了高可用。

常見問題

如何使用WebSocket Secure協議？

WebSocket Secure是WebSocket協議的加密版本。

HTTPS監聽默認支持WebSocket Secure協議。您在配置監聽時，選擇使用HTTPS監聽，即可使用WebSocket Secure協議。

使用WebSocket收費嗎？

WebSocket和WebSocket Secure協議不額外收取費用。

哪些地域支持WebSocket？

CLB支持的地域，都已支持WebSocket和WebSocket Secure。

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CLB使用WebSocket協議實現信息實時推送