WebSocket在容器化管理平台的应用

介绍

Websocket是一个持久化协议，相对于HTTP这种非持久协议而言。它实现了浏览器与服务器全双工通信，能更好的节省服务器资源和带宽并达到实时通讯的目的,与HTTP一样基于已建立的TCP连接来传输数据。但是与HTTP协议不同的地方就是：WebSocket是一种双向通信协议，在建立连接后，WebSocket服务器端和客户端都能主动向对方发送或接收数据，就像Socket一样；WebSocket需要像TCP一样，先建立连接，连接成功后才能相互通信。

运行机制

传统的HTTP客户端与服务器请求响应模式，一个生命周期里只有一个或多个请求和一个或多个与之对应的响应。
如下所示：

而WebSocket模式下客户端与服务器响应模式,一旦WebSocket连接建立，在客户端或者服务端中断连接前，数据都以帧序列传输，不需要重启客户端或者服务端重新发起连接请求。

1. 客户端发起请求

Request Method:GET
Status Code:101 Switching Protocols #101之后的数据传输采用Websocket协议
Connection:Upgrade
Sec-WebSocket-Extensions:permessage-deflate;
Sec-WebSocket-Key:dfQAy9mlQ0EjD5MmvvsZaQ== #验证
Sec-WebSocket-Version:13
Upgrade:websocket #客户端支持websocket协议，如果服务器也支持就使用WebSocket协议

1. 服务器解析，并返回握手信息，建立连接

Connection:upgrade
sec-websocket-accept:+mKC4huknIfMGJFOzclP9fO058g= #验证
upgrade:websocket

1. 传输数据(双向)

2. 断开连接

应用场景

WebSocket属于Web领域的实时推送技术，目的让用户不刷新浏览器就可以实时更新。其在容器化管理平台里主要有两个应用场景类型，一个是实时消息类，将实时日志、业务监控等相关信息推送给客户端。如：在容器化管理平台里部署了一个应用，那么应用部署的日志、运行日志以及监控信息如何及时推送到前端呢，另外一个就是交互消息类，在Web界面操作容器，节省手动登录服务器进入容器内的时间，提高效率。

实例1:实时消息

就拿云帮而言，需要实时推送的是每个应用的日志信息和业务监控数据。那么我们在处理实时消息时就采用了WebSocket与ZMQ相结合的方式，快速实现将应用日志信息推送到web端。其简化模型如下所示：

客户端与服务器采用WebSocket协议，实时传输相关数据。相关数据方面采用的是ZMQ。云帮主要使用了ZeroMQ消息队列中的Publisher-Subscriber模型,将所有相关信息汇总到一个节点上在推送到其他节点上。即客户端(SUB)向服务器(PUB)订阅消息，然后服务器将消息推送到所有订阅了消息到客户端，类似于广播。之所以采用ZMQ，而不是Socket的原因，前者支持N:M的连接,后者只能1:1的连接。其消息队列模型示意图：

具体的应用场景相关设定参数：

#docker-compose.yml
mpush:
  container_name: mpush
  environment:
  - ZMQ_SUB_FROM=tcp://ip:9242
  image: hub.goodrain.com/dc-deploy/mpush
  log_driver: json-file
  log_opt:
    max-size: 50m
  ports:
  - 0.0.0.0:6060:6060
  restart: always

#config.py 定义实时消息URL
WEBSOCKET_URL = {
    'cloudbang': 'ws://ip:6060/websocket',
}
#dalaran_docker
ZMQ_BIND_SUB=tcp://0.0.0.0:9241
ZMQ_BIND_PUB=tcp://0.0.0.0:9242
ZMQ_BIND_PUB2=tcp://0.0.0.0:9243
#setting
'docker_sub': {
        'address': [
            'tcp://ip:9242'
        ],
        'storage': '/data/docker_logs'
    },

实例2:交互消息

GoTTY是一个用Go语言开发的工具,可以将操作系统的命令字符终端共享成普通的网页应用展示出来。
在mac安装根据情况选择一种

#brew
brew tap yudai/gotty
brew install gotty
#go
go get github.com/yudai/gotty

使用：

gotty -a 0.0.0.0 -p '8080' -w tmux

那么在云帮，我们又是如何解决这个问题的？
云帮web端操作容器就是基于gotty定制开发的WebSocket共享字符终端。
创建一个websocket实例,连接服务器进行前后台交互及相关事件处理

#前端实现部分代码
var openWs = function() {
        if(is_community == "True"){
            host_name = window.location.hostname+":8188";
        }
        var url = tmp_url.replace("{{DOCKER_WSS_URL}}",host_name)
        console.log(url)
        var ws = new WebSocket(url);
        var term;
        var pingTimer;
        ws.onopen = function(event) {
            ws.send(JSON.stringify({ T_id: t_id, S_id: s_id, C_id: c_id, Md5: md5,}));
            pingTimer = setInterval(sendPing, 30 * 1000, ws);
            hterm.defaultStorage = new lib.Storage.Local();
            hterm.defaultStorage.clear();
            term = new hterm.Terminal();
            term.getPrefs().set("send-encoding", "raw");
            term.onTerminalReady = function() {
                var io = term.io.push();
                io.onVTKeystroke = function(str) {
                    ws.send("0" + str);
                };
                io.sendString = io.onVTKeystroke;
                io.onTerminalResize = function(columns, rows) {
                    ws.send(
                        "2" + JSON.stringify(
                            {
                                columns: columns,
                                rows: rows,
                            }
                        )
                    )
                };
                term.installKeyboard();
            };
            term.decorate(document.getElementById("terminal"));
        };

后端程序基于Gotty开发的。