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    服务网格 ASM：在ASM中使用WebSocket协议访问服务

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    服务网格 ASM：在ASM中使用WebSocket协议访问服务

    更新时间：Jul 31, 2024

    WebSocket是基于RFC 6455标准，用于客户端和服务器端之间进行双向通信的协议。Istio Sidecar Proxy提供了开箱即用方式使用WebSocket协议，便于您使用WebSocket协议实现服务访问。本文介绍如何在ASM中使用WebSocket over HTTP/1.1和HTTP/2协议访问服务。

    背景信息

    WebSocket与HTTP协议不同，WebSocket协议使用HTTP Upgrade标头来建立各方之间的连接。Istio无法识别WebSocket协议，但Istio Sidecar Proxy提供了开箱即用方式支持WebSocket协议。关于Istio支持WebSocket协议详细介绍，请参见HTTP upgrades、HTTP connection manager和Protocol Selection。

    您可以在ASM中使用WebSocket over HTTP/1.1和HTTP/2协议访问服务，区别如下：

    • WebSocket over HTTP/1.1协议：一次请求和响应，建立一个连接，用完关闭连接。

    • WebSocket over HTTP/2协议：多个请求可同时在一个连接上并行执行，某个请求任务耗时严重，不会影响到其它连接的正常执行。

    前提条件

    部署WebSocket客户端和服务端

    1. 部署WebSocket服务端。

      说明

      本文使用WebSocket社区提供的Python库中WebSocket服务端为例。如果您想修改WebSocket服务端的部署配置，请参见容器化应用程序。

      1. 使用以下内容，创建websockets-server.yaml。

        apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: websockets-server
  labels:
    app: websockets-server
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 8080
      targetPort: 80
      name: http-websocket
  selector:
    app: websockets-server
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: websockets-server
  labels:
    app: websockets-server
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: websockets-server
  template:
    metadata:
      labels:
        app: websockets-server
    spec:
      containers:
      - name: websockets-test
        image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/aliacs-app-catalog/istio-websockets-test:1.0
        ports:
        - containerPort: 80

      2. 执行以下命令，在default命名空间下部署WebSocket服务端。

        kubectl apply -f websockets-server.yaml -n default

    2. 部署WebSocket客户端。

      1. 使用以下内容，创建websockets-client.yaml。

        apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: websockets-client
  labels:
    app: websockets-client
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 8080
      targetPort: 80
      name: http-websockets-client
  selector:
    app: websockets-client
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: websockets-client-sleep
  labels:
    app: websockets-client
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: websockets-client
  template:
    metadata:
      labels:
        app: websockets-client
    spec:
      containers:
      - name: websockets-client
        image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/aliacs-app-catalog/istio-websockets-client-test:1.0
        command: ["sleep", "14d"]

      2. 在default命名空间下部署WebSocket客户端。

        kubectl apply -f websockets-client.yaml -n default

    使用WebSocket over HTTP/1.1协议

    使用WebSocket客户端向服务端发送了多个请求，Sidecar Proxy日志只会包含一个WebSocket连接的访问日志条目。 Envoy将WebSocket连接视为TCP字节流，并且代理只能理解HTTP升级请求或响应，因此Envoy只会在连接关闭后创建该访问日志条目，并且也不会看到每个TCP请求的任何消息。

    1. 任选以下方式，打开Shell命令行窗口。

      • 方式一：

        1. 登录容器服务管理控制台，在左侧导航栏单击集群。

        2. 在集群列表页面，单击目标集群名称，然后在左侧导航栏，选择工作负载 > 容器组。

        3. 在容器组页面单击websockets-client右侧操作列下终端，单击websockets-client。

      • 方式二：

        执行以下命令，打开Shell命令行窗口。

        kubectl exec -it -n <namespace> websockets-client-sleep...  -c websockets-client -- sh

    2. 执行以下命令，访问WebSocket服务端。

      python3 -m websockets ws://websockets-server.default.svc.cluster.local:8080

      预期输出：

      Connected to ws://websockets-server.default.svc.cluster.local:8080.

      输入hello和word，可以看到返回hello和word。

      > hello
< hello
> world
< world
Connection closed: 1000 (OK).

    3. 查看Sidecar Proxy日志。

      • 查看WebSocket客户端的Sidecar Proxy日志。

        1. 在容器组页面单击WebSocket客户端容器名称。

        2. 单击日志页签，设置容器为istio-proxy。

          可以看到日志中包含使用WebSocket over HTTP/1.1协议记录。

          {...."upstream_host":"10.208.0.105:80","bytes_sent":23,"protocol":"HTTP/1.1",....}

      • 查看WebSocket服务端的Sidecar Proxy日志。

        1. 在容器组页面单击WebSocket服务端容器名称。

        2. 单击日志页签，设置容器为istio-proxy。

          可以看到日志中包含使用WebSocket over HTTP/1.1协议记录。

          {...."downstream_local_address":"10.208.0.105:80","upstream_local_address":"127.0.**.**:53983","protocol":"HTTP/1.1",....}

    使用WebSocket over HTTP/2协议

    低于1.12版本的Istio使用WebSocket over HTTP/2协议，将不能正常连接到WebSocket服务器端, 并返回503错误。

    如果您已经为低于1.12版本的Istio设置HTTP/2升级，并发生报错，您可以通过在目标规则中定义h2UpgradePolicy为DO_NOT_UPGRADE的方式，使低于1.12版本的Istio可以正常使用WebSocket over HTTP/1.1协议。

    apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: DestinationRule
metadata:
  labels:
    provider: asm
  name: websockets-server
spec:
  host: websockets-server
  trafficPolicy:
    connectionPool:
      http:
        h2UpgradePolicy: DO_NOT_UPGRADE

    Istio 1.12或以上版本使用WebSocket over HTTP/2协议的操作如下：

    1. 创建目标规则。

      1. 登录ASM控制台。

      2. 在左侧导航栏，选择服务网格 > 网格管理。

      3. 在网格管理页面，找到待配置的实例，单击实例的名称或在操作列中单击管理。

      4. 在网格详情页面左侧导航栏，选择流量管理中心 > 目标规则，然后在右侧页面，单击使用YAML创建。

      5. 设置命名空间为default，复制以下内容到文本框中，然后单击创建。

        apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: DestinationRule
metadata:
  labels:
    provider: asm
  name: websockets-server
spec:
  host: websockets-server
  trafficPolicy:
    connectionPool:
      http:
        h2UpgradePolicy: UPGRADE

        h2UpgradePolicy：设置为UPGRADE，表示为websockets-server启用HTTP/2协议。

    2. 创建EnvoyFilter。

      默认情况下，WebSocket不支持HTTP/2协议，但Envoy却支持WebSocket在HTTP/2流上进行隧道传输，以便在整个部署过程中可以使用统一的HTTP/2网络。您可以通过EnvoyFilter针对目标工作负载设置allow_connect: true，从而使WebSocket服务端允许HTTP/2协议连接。

      1. 登录ASM控制台。

      2. 在左侧导航栏，选择服务网格 > 网格管理。

      3. 在网格管理页面，找到待配置的实例，单击实例的名称或在操作列中单击管理。

      4. 在网格详情页面左侧导航栏选择插件扩展中心 > 插件市场。

      5. 在插件市场页面，单击设置allow_connect为true允许升级的协议连接。

      6. 在插件详情页面，单击新建插件实例页签，在插件生效范围区域，选中工作负载生效，然后单击添加工作负载到生效范围。

      7. 在添加工作负载到生效范围对话框中，设置命名空间为default，工作负载类型为Deployment，在选择负载区域选中websockets-server，单击添加图标，将websockets-server添加到已选择区域中，然后单击确定。

      8. 在插件配置区域的YAML框中输入patch_context: SIDECAR_INBOUND，然后打开生效开关，等待插件启用。

        在插件启用后，ASM会自动创建Envoy过滤器，Envoy过滤器的YAML示例如下：

        apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: EnvoyFilter
metadata:
  name: h2-upgrade-wss
  labels:
    asm-system: 'true'
    provider: asm
spec:
  workloadSelector:
    labels:
      app: websockets-server
  configPatches:
  - applyTo: NETWORK_FILTER
    match:
      context: SIDECAR_INBOUND
      proxy:
        proxyVersion: '^1\.*.*'
      listener:
        filterChain:
          filter:
            name: "envoy.filters.network.http_connection_manager"
    patch:
      operation: MERGE
      value:
        typed_config:
          '@type': type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.network.http_connection_manager.v3.HttpConnectionManager
          http2_protocol_options:
            allow_connect: true

    3. 执行以下命令，访问WebSocket服务端。

      python3 -m websockets ws://websockets-server.<namespace>.svc.cluster.local:8080

      预期输出：

      Connected to ws://websockets-server.default.svc.cluster.local:8080.

      输入hello和word，可以看到返回hello和word。

      > hello
< hello
> world
< world
Connection closed: 1000 (OK).

    4. 查看Sidecar Proxy日志。

      • 查看WebSocket客户端的Sidecar Proxy日志。

        1. 在容器组页面单击WebSocket客户端容器名称。

        2. 单击日志页签，设置容器为istio-proxy。

          可以看到日志中包含使用WebSocket over HTTP/1.1协议记录，说明客户端发起请求使用的是HTTP/1.1协议。

          {...."authority":"websockets-server.default.svc.cluster.local:8080","upstream_service_time":null,"protocol":"HTTP/1.1",....}

      • 查看WebSocket服务端的Sidecar Proxy日志。

        1. 在容器组页面单击WebSocket服务端容器名称。

        2. 单击日志页签，设置容器为istio-proxy。

          可以看到日志中包含使用WebSocket over HTTP/2协议记录，说明WebSocket服务端的接收到的协议已经升级为HTTP/2。

          {...."method":"GET","upstream_local_address":"127.0.**.**:34477","protocol":"HTTP/2",....}