部署超简单的 Golong 分布式 WebSocket 微服务

使用场景

在实现业务的时候，我们常常有些需求需要系统主动发送消息给客户端，方案有轮询和长连接，但轮询需要不断的创建销毁 http 连接，对客户端、对服务器来说都挺消耗资源的，消息推送也不够实时。这里我们选择了 WebSocket 长连接的方案。

有大量的项目需要服务端主动向客户端推送消息，为了减少重复开发，我们做成了微服务。

使用于服务器需要主动向客户端推送消息、客户端需要实时获取消息的请求。例如聊天、广播消息、多人游戏消息推送、任务执行结果推送等方面。

使用流程

用 Websocket 客户端连接本服务，服务端会返回客户端一个唯一的 client id，通过这个 client id 可以知道是哪个连接，客户端拿到这个 id 之后上报到服务端，服务端根据业务需求可以给这个长连接发送指定信息，或者绑定到分组。

分布式方案

维持大量的长连接对单台服务器的压力也挺大的，这里也就要求该服务需要可以扩容，也就是分布式地扩展。分布式对于可存储的公共资源有一套完整的解决方案，但对于 WebSocket 来说，操作对象就是每一个连接，它是维持在每一个程序中的。每一个连接不能存储起来共享、不能在不同的程序之间共享。所以我能想到的方案是不同程序之间进行通讯。

那么，怎样知道某个连接在哪个应用呢？答案是通过 client id 去判断。那么通过 client id 又是如何知道的呢？有以下几种方案：

HASH_SLOT = CRC16(key) mod 16384

以上两种方案都可以实现需求，但一致性 hash 算法的方案会使部分 key 找到的节点不准确； hash slot 的方案需要维护一张虚拟表，在实现起来需要有一个功能去判断服务器是否挂了。修改这张虚拟表，新增节点也一样，在实现起来会遇到很多问题。

然后我采取的方案是，每个连接都保存在本应用，然后用对称加密加密服务器 IP 和端口，得到的值作为 client id。对指定 client id 进行操作时，只需要解密这个 key，就能得到相应的 IP 和端口。判断是否为本机，不是本机的话进行 RPC 通讯告诉相应的程序。长连接的连接数据不可迁移，程序挂掉了相应的连接也就挂了，在该程序上的连接也就断开了，这时重连的话会找到另一个可用的程序。

Golang 实现的分布式 WebSocket 微服务

简介

本系统基于 Golang、Redis、RPC 实现分布式 WebSocket 微服务，也可以单机部署，单机部署不需要 Redis、RPC。分布式部署可以支持 nginx 负责均衡、水平扩容部署，程序之间使用 RPC 通信。

目前实现的功能有，给指定客户端发送消息、绑定客户端到分组、给分组里的客户端批量发送消息、获取在线的客户端、上下线自动通知。适用于长连接的大部分场景，分组可以理解为聊天室，绑定客户端到分组相当于把客户端添加到聊天室，给分组发送信息相当于给聊天室的每个人发送消息。

架构图

单机服务 WebSocket 单机服务架构图

分布式

WebSocket 分布式服务架构图

时序图

单发消息

客户端发送连接请求，连接请求通过 nginx 负载均衡找到一台 ws 服务器；
ws 服务器响应连接请求，通过对称加密服务器 IP 和端口号，得到的值作为 client id，并返回。
客户端拿到 client id 之后，交给业务系统；
业务系统拿到 client id 之后，通过 http 发送相关消息，经过 nginx 负载分配到一台 ws 服务器；
这台 ws 服务器拿到 clinet id 和消息，解密出对应的服务器 IP 和端口；
拿到 IP 地址和端口，通过 PRC 协议给指定 ws 程序发送信息；
该 ws 程序接收到 client id 和信息，给指定的连接发送信息；
客户端收到信息。

WebSocket 微服务单发时序图

群发消息

前 3 个步骤跟单发的一样；
业务系统拿到 client id 之后，通过 http 给指定分组发送消息，经过 nginx 负载分配到一台 ws 服务器；
这台 ws 服务器拿到分组 ID 和消息，去 Redis 查询服务器列表，然后发送 RPC 广播；
所有收到广播的服务，找到本机所有该分组的连接；
给所有这些连接发送消息；
客户端收到信息。

WebSocket 微服务群发消息时序图

使用

下载本项目：

这里已经打包好了，下载相应的环境，支持 Linux、Windows、MacOS 环境。

你也可以选择自己编译：

git clone https://github.com/woodylan/go-websocket.git

编译：

// 编译适用于本机的版本
go build

// 编译 Linux 版本
CGO_ENABLED=0 GOOS=linux GOARCH=amd64 go build

// 编译 Windows 64 位版本
CGO_ENABLED=0 GOOS=windows GOARCH=amd64 go build

// 编译 MacOS 版本
CGO_ENABLED=0 GOOS=darwin GOARCH=amd64 go build

执行：

go-websocket666

./go-websocket 666

连接测试：

ws://127.0.0.1:666/wsclientId

单机部署

单机部署很简单，不需要配置 Redis、RabbitMQ，只需要编译然后运行该二进制文件就可以了，步骤如上。

分布式部署

安装 Redis： 参考网上教程

配置文件：

configs/config.inicluster

[common]
# 是否分布式部署
cluster = true
# 对称加密 key 16 位
crypto_key = xxxxxxxxxxxxxxxx

[redis]
host = 127.0.0.1
port = 6379
password =

运行项目：

supervisor

配置 Nginx 负载均衡：

upstream ws_cluster {
    server 127.0.0.1:666;
    server 127.0.0.1:667;
}

server {
    listen  660;
    server_name ws.example.com;

    access_log /logs/access.log;
    error_log /logs/error.log;
    
    location /ws {
        proxy_pass http://ws_cluster; # 代理转发地址
        proxy_http_version 1.1;

        proxy_read_timeout 60s; # 超时设置

        # 启用支持 websocket 连接
        proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
        proxy_set_header Connection "upgrade";
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }

    location /api {
        proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
        proxy_set_header Host            $http_host;

        proxy_pass http://ws_cluster; # 代理转发地址
    }
}

至此，项目部署完成。

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