如果是传统技术栈想要实现Websocket会比较容易，但是函数计算由于不支持长连接操作，由事件驱动，所以实现起来会有难度。本文将结合函数计算与API网关，尝试由Websocket实现一个聊天工具。

API网关触发器实现Websocket

WebSocket 协议是基于 TCP 的一种新的网络协议。它实现了浏览器与服务器全双工（full-duplex）通信，即允许服务器主动发送信息给客户端。WebSocket 在服务端有数据推送需求时，可以主动发送数据至客户端。而原有 HTTP 协议的服务端对于需推送的数据，仅能通过轮询或 long poll 的方式来让客户端获得。

由于云函数是无状态且以触发式运行，即在有事件到来时才会被触发，因此，为了实现 WebSocket，需要云函数与 API 网关相结合，通过 API 网关承接、保持与客户端的连接，可以认为 API 网关与 SCF 一起实现了服务端。当客户端有消息发出时，会先传递给 API 网关，再由 API 网关触发云函数执行。当服务端云函数要向客户端发送消息时，会先由云函数将消息 POST 到 API 网关的反向推送链接，再由 API 网关向客户端完成消息的推送。具体的实现架构如下：

对于 WebSocket 的整个生命周期，主要由以下几个事件组成：

连接建立：客户端向服务端请求建立连接并完成连接建立。
数据上行：客户端通过已经建立的连接向服务端发送数据。
数据下行：服务端通过已经建立的连接向客户端发送数据。
客户端断开：客户端要求断开已经建立的连接。
服务端断开：服务端要求断开已经建立的连接。

对于 WebSocket 整个生命周期的事件，云函数和 API 网关的处理过程如下：

连接建立：客户端与 API 网关建立 WebSocket 连接，API 网关将连接建立事件发送给 SCF。
数据上行：客户端通过 WebSocket 发送数据，API 网关将数据转发送给 SCF。
数据下行：SCF 通过向 API 网关指定的推送地址发送请求，API 网关收到后会将数据通过 WebSocket 发送给客户端。
客户端断开：客户端请求断开连接，API 网关将连接断开事件发送给 SCF。
服务端断开：SCF 通过向 API 网关指定的推送地址发送断开请求，API 网关收到后断开 WebSocket 连接。

API 网关与 SCF 之间的交互需要由3类云函数来承载：

注册函数：在客户端发起和 API 网关之间建立 WebSocket 连接时触发该函数，通知 SCF WebSocket 连接的 secConnectionID。通常会在该函数记录 secConnectionID 到持久存储中，用于后续数据的反向推送。
清理函数：在客户端主动发起 WebSocket 连接中断请求时触发该函数，通知 SCF 准备断开连接的 secConnectionID。通常会在该函数清理持久存储中记录的该 secConnectionID。
传输函数：在客户端通过 WebSocket 连接发送数据时触发该函数，告知 SCF 连接的 secConnectionID 以及发送的数据。通常会在该函数处理业务数据。例如，是否将数据推送给持久存储中的其他 secConnectionID。

Websocket功能实现

下图是腾讯云官网提供的整体架构图：

我们可以使用COS（对象存储）作为持久化的方案，当用户建立链接存储ConnectionId到COS中，用户断开连接时删除该链接Id。

注册函数：


# -*- coding: utf8 -*-

import os

from qcloud_cos_v5 import CosConfig

from qcloud_cos_v5 import CosS3Client

bucket = os.environ.get('bucket')

region = os.environ.get('region')

secret_id = os.environ.get('secret_id')

secret_key = os.environ.get('secret_key')

cosClient = CosS3Client(CosConfig(Region=region, SecretId=secret_id, SecretKey=secret_key))


def main_handler(event, context):

    print("event is %s" % event)

    connectionID = event['websocket']['secConnectionID']

    retmsg = {}

    retmsg['errNo'] = 0

    retmsg['errMsg'] = "ok"

    retmsg['websocket'] = {

        "action": "connecting",

        "secConnectionID": connectionID

    }

    cosClient.put_object(

        Bucket=bucket,

        Body='websocket'.encode("utf-8"),

        Key=str(connectionID),

        EnableMD5=False

    )

    return retmsg

传输函数：


# -*- coding: utf8 -*-

import os

import json

import requests

from qcloud_cos_v5 import CosConfig

from qcloud_cos_v5 import CosS3Client

bucket = os.environ.get('bucket')

region = os.environ.get('region')

secret_id = os.environ.get('secret_id')

secret_key = os.environ.get('secret_key')

cosClient = CosS3Client(CosConfig(Region=region, SecretId=secret_id, SecretKey=secret_key))

sendbackHost = os.environ.get("url")


def Get_ConnectionID_List():

    response = cosClient.list_objects(

        Bucket=bucket,

    )

    return [eve['Key'] for eve in response['Contents']]


def send(connectionID, data):

    retmsg = {}

    retmsg['websocket'] = {}

    retmsg['websocket']['action'] = "data send"

    retmsg['websocket']['secConnectionID'] = connectionID

    retmsg['websocket']['dataType'] = 'text'

    retmsg['websocket']['data'] = data

    requests.post(sendbackHost, json=retmsg)


def main_handler(event, context):

    print("event is %s" % event)

    connectionID_List = Get_ConnectionID_List()

    connectionID = event['websocket']['secConnectionID']

    count = len(connectionID_List)

    data = event['websocket']['data'] + "(===Online people:" + str(count) + "===)"

    for ID in connectionID_List:

        if ID != connectionID:

            send(ID, data)

    return "send success"

清理函数：


# -*- coding: utf8 -*-

import os

import requests

from qcloud_cos_v5 import CosConfig

from qcloud_cos_v5 import CosS3Client

bucket = os.environ.get('bucket')

region = os.environ.get('region')

secret_id = os.environ.get('secret_id')

secret_key = os.environ.get('secret_key')

cosClient = CosS3Client(CosConfig(Region=region, SecretId=secret_id, SecretKey=secret_key))

sendbackHost = os.environ.get("url")


def main_handler(event, context):

    print("event is %s" % event)

    connectionID = event['websocket']['secConnectionID']

    retmsg = {}

    retmsg['websocket'] = {}

    retmsg['websocket']['action'] = "closing"

    retmsg['websocket']['secConnectionID'] = connectionID

    requests.post(sendbackHost, json=retmsg)

    cosClient.delete_object(

        Bucket=bucket,

        Key=str(connectionID),

    )

    return event

Yaml格式如下所示：


Conf:

  component: "serverless-global"

  inputs:

    region: ap-guangzhou

    bucket: chat-cos-1256773370

    secret_id: 

    secret_key: 

myBucket:

  component: '@serverless/tencent-cos'

  inputs:

    bucket: ${Conf.bucket}

    region: ${Conf.region}

restApi:

  component: '@serverless/tencent-apigateway'

  inputs:

    region: ${Conf.region}

    protocols:

      - http

      - https

    serviceName: ChatDemo

    environment: release

    endpoints:

      - path: /

        method: GET

        protocol: WEBSOCKET

        serviceTimeout: 800

        function:

          transportFunctionName: ChatTrans

          registerFunctionName: ChatReg

          cleanupFunctionName: ChatClean


ChatReg:

  component: "@serverless/tencent-scf"

  inputs:

    name: ChatReg

    codeUri: ./code

    handler: reg.main_handler

    runtime: Python3.6

    region:  ${Conf.region}

    environment:

      variables:

        region: ${Conf.region}

        bucket: ${Conf.bucket}

        secret_id: ${Conf.secret_id}

        secret_key: ${Conf.secret_key}

        url: http://set-gwm9thyc.cb-guangzhou.apigateway.tencentyun.com/api-etj7lhtw

ChatTrans:

  component: "@serverless/tencent-scf"

  inputs:

    name: ChatTrans

    codeUri: ./code

    handler: trans.main_handler

    runtime: Python3.6

    region:  ${Conf.region}

    environment:

      variables:

        region: ${Conf.region}

        bucket: ${Conf.bucket}

        secret_id: ${Conf.secret_id}

        secret_key: ${Conf.secret_key}

        url: http://set-gwm9thyc.cb-guangzhou.apigateway.tencentyun.com/api-etj7lhtw

ChatClean:

  component: "@serverless/tencent-scf"

  inputs:

    name: ChatClean

    codeUri: ./code

    handler: clean.main_handler

    runtime: Python3.6

    region:  ${Conf.region}

    environment:

      variables:

        region: ${Conf.region}

        bucket: ${Conf.bucket}

        secret_id: ${Conf.secret_id}

        secret_key: ${Conf.secret_key}

        url: http://set-gwm9thyc.cb-guangzhou.apigateway.tencentyun.com/api-etj7lhtw

需要注意的是，我们要先部署API网关，完成之后获得回推地址，将回推地址以url的形式写入到对应函数的环境变量中：

从理论上来讲，这里的设计不是很合理，按道理我们是可以通过${restApi.url[0].internalDomain}自动获得url，但是我并没有成功获得到url，所以只能先部署API网关，获得地址之后，再重新部署。

部署完成之后，我们可以编写HTML代码实现可视化的Websocket Client，其核心的JavaScript代码为：


window.onload = function () {

    var conn;

    var msg = document.getElementById("msg");

    var log = document.getElementById("log");

    function appendLog(item) {

        var doScroll = log.scrollTop === log.scrollHeight - log.clientHeight;

        log.appendChild(item);

        if (doScroll) {

            log.scrollTop = log.scrollHeight - log.clientHeight;

        }

    }

    document.getElementById("form").onsubmit = function () {

        if (!conn) {

            return false;

        }

        if (!msg.value) {

            return false;

        }

        conn.send(msg.value);

        //msg.value = "";

		

		var item = document.createElement("div");

		item.innerText = "发送↑:";

		appendLog(item);

		

		var item = document.createElement("div");

		item.innerText = msg.value;

		appendLog(item);

		

        return false;

    };

    if (window["WebSocket"]) {

        //替换为websocket连接地址

        conn = new WebSocket("ws://service-01era6ni-1256773370.gz.apigw.tencentcs.com/release/");

        conn.onclose = function (evt) {

            var item = document.createElement("div");

            item.innerHTML = "<b>Connection closed.</b>";

            appendLog(item);

        };

        conn.onmessage = function (evt) {

			var item = document.createElement("div");

			item.innerText = "接收↓:";

			appendLog(item);

		

            var messages = evt.data.split('\n');

            for (var i = 0; i < messages.length; i++) {

                var item = document.createElement("div");

                item.innerText = messages[i];

                appendLog(item);

            }

        };

    } else {

        var item = document.createElement("div");

        item.innerHTML = "<b>Your browser does not support WebSockets.</b>";

        appendLog(item);

    }

};

完成之后，我们打开两个页面进行测试：

总结

通过云函数 + API网关进行Websocket的实践，绝对不仅仅只是一个聊天工具，它可以实现很多功能，例如通过Websocket进行实时日志系统的制作等。

单独的函数计算仅仅是一个计算平台，只有和周边的BaaS结合才能展示出Serverless架构的价值和真正的能力、意义。这也是为什么很多人说Serverless=FaaS+BaaS的一个原因。

创作场景

Serverless 实战：利用云函数 + API 网关实现 Websocket 聊天工具