Springboot实现VNC的反向代理功能

背景

​ 用户需要通过前端html页面的novnc（novnc是什么？）客户端连接底层vnc server服务端，为了防止vnc server的ip暴露，因此需要做一层代理。正常情况下使用nginx、apache等都可以搞定，但是由于项目架构的一些问题，暂时不能再加一台反向代理服务器，所以决定写一个单独的模块实现反向代理的功能。

​ 在网上和github上找了一下，使用了http-proxy-servlet，引入该依赖搭建一个spring boot项目。

搭建

引入代理的依赖

<dependency>
    <groupid>org.mitre.dsmiley.httpproxy</groupid>
    <artifactid>smiley-http-proxy-servlet</artifactid>
    <version>1.12</version>
</dependency>

通过注册bean拦截指定url路径进行自定义操作

@configuration
public class proxyservletconfiguration {

    // 拦截所有请求交给下面的vncproxyservlet去处理
    private final static string servlet_url = "/*";

    @bean
    public servletregistrationbean<vncproxyservlet> servletservletregistrationbean() {
        servletregistrationbean<vncproxyservlet> servletregistrationbean = new servletregistrationbean<>(new vncproxyservlet(), servlet_url);
        //设置网址以及参数
        map<string, string> params = immutablemap.of(
                "targeturi", "null", //这里写null是因为targeturi是在自定义的vncproxyservlet类中动态传入的，而且这里必须要有值
                proxyservlet.p_log, "true",
                proxyservlet.p_preservehost,"true",
                proxyservlet.p_preservecookies,"true"
        );
        servletregistrationbean.setinitparameters(params);
        return servletregistrationbean;
    }

}

这里遇到的坑：

​ 刚开始其实是准备在已有的一个模块中加上这个代理功能，因为可以指定拦截的路径，比如只拦截请求路径为/proxy/*的，然后交给自定义的servlet去代理，后来写好测试时，发现代理过去后代理目标主页一片空白，看了控制台的network后，主页确实是返回200且加载正常，但是由主页发起的js、css和img等静态资源状态码都为404。

​ 当时以为是代码的问题，后来发现静态资源都是相对路径的有问题，如果前端的静态资源是引入第三方的，比如从cdn中引入vue.js则不会出现问题，都可以正常的被代理。既然状态码是404，那肯定是找不到这个资源，看了一下发现如果在静态资源的路径前加上指定拦截的路径/proxy/就可以被正常代理。此时才明白，因为访问首页的路径中带/proxy/是在地址栏主动输入的，所以请求到后台，后台servlet拦截发现路径中带/proxy/，把该请求交给自定义的代理servlet去处理然后返回。而主页上的js、css等静态资源发起请求的路径是不会带/proxy/*的，因此不会走到代理servlet，并且代理模块中也没有相应资源路径，所以就理所应当的返回了404。

​ 为此还专门在github上问了一下作者，作者也是回复说这并不是这个代理模块该做的事，最好是前端处理，或者让前端使用绝对路径。附上地址（discussions）

​ 最后就是决定单独拉出来写一个spring boot项目做这个代理功能模块，直接代理/*，这样所有请求到这个模块的都会被代理。

自定义servlet实现动态代理目标地址

// vncproxyservlet继承了proxyservlet 重写了service方法 在方法中添加自定义操作 从请求地址中动态获取
@override
    protected void service(httpservletrequest servletrequest, httpservletresponse servletresponse) throws servletexception, ioexception {
        // 获取请求地址
        string targeturi = servletrequest.getrequesturl().tostring();
		
        // 正则取请求地址中的参数 参数是放在域名中的
        matcher matcher = domain_rex.matcher(targeturi);
        if(!matcher.find()){
            // 自定义的异常
            throw new genericexception("从域名中获取vmid异常！");
        }
        // 取域名中的第一个 eg: http://vmid.xxx.cn得 [vmid,xxx,cn] 得 vmid
        long vmid = long.valueof(matcher.group().split("\\.")[0]);
        
        // eg:业务逻辑根据vmid去拿 targeturi
    	targeturi = vmservice.gettargeturl(vmid);
	
        if (stringutils.isempty(targeturi)) {
            throw new genericexception("代理路径不正确，请确认路径");
        }

        // 设置url
        if (servletrequest.getattribute(attr_target_uri) == null) {
            servletrequest.setattribute(attr_target_uri, targeturi);
        }

        // 设置host
        if (servletrequest.getattribute(attr_target_host) == null) {
            url trueurl = urlutil.url(targeturi);
            servletrequest.setattribute(attr_target_host, new httphost(trueurl.gethost(), trueurl.getport(), trueurl.getprotocol()));
        }
		// 下面大部分都是父类的源码 没有需要特别修改的地方
        string method = servletrequest.getmethod();
        // 替换多余路径
        string proxyrequesturi = this.rewriteurlfromrequest(servletrequest);

        httprequest proxyrequest;
        if (servletrequest.getheader(httpheaders.content_length) != null ||
                servletrequest.getheader(httpheaders.transfer_encoding) != null) {
            proxyrequest = new basichttprequest(method, proxyrequesturi);
        } else {
            proxyrequest = this.newproxyrequestwithentity(method, proxyrequesturi, servletrequest);
        }

        this.copyrequestheaders(servletrequest, proxyrequest);
        setxforwardedforheader(servletrequest, proxyrequest);
        httpresponse proxyresponse = null;

        try {
            // execute the request
            proxyresponse = this.doexecute(servletrequest, servletresponse, proxyrequest);

            // process the response
            int statuscode = proxyresponse.getstatusline().getstatuscode();

            // "reason phrase" is deprecated but it's the only way to pass
            servletresponse.setstatus(statuscode, proxyresponse.getstatusline().getreasonphrase());

            // copying response headers to make sure sessionid or other cookie which comes from remote server
            // will be saved in client when the proxied url was redirected to another one.
            copyresponseheaders(proxyresponse, servletrequest, servletresponse);

            if (statuscode == httpservletresponse.sc_not_modified) {
                servletresponse.setintheader(httpheaders.content_length, 0);
            } else {
                copyresponseentity(proxyresponse, servletresponse, proxyrequest, servletrequest);
            }
        } catch (exception e) {
            handlerequestexception(proxyrequest, proxyresponse, e);
        } finally {
            if (proxyresponse != null) {
                entityutils.consumequietly(proxyresponse.getentity());
            }
        }
    }

​ 这里主要列出关键部分，因为方案还没有完结。

问题

​ 本以为这样就成功了，但是测试之后发现页面和静态资源都代理过去了，但是有一个websocket请求失败了。像novnc这种网页版的黑窗口，早就该想到肯定是用websocket这种长链接的请求进行交互的。后来去搜了一下这个叫websockify的请求，就是最开始介绍novnc博客中介绍的：

​ 浏览器不支持vnc，所以不能直接连接vnc，但是可以使用代理，使用novnc通过websocket建立连接，而vnc server不支持websocket，所以需要开启websockify代理来做websocket和tcp socket之间的转换，这个代理在novnc的目录里，叫做websockify。

​ 此时项目是能够拦截到websockify这个请求的，但是由于servlet把这个请求当成普通的请求去代理到目标服务器，这样是无法成功的，所以要做的就是类似实现一个websocket的反向代理，搜了一下的话发现例子不是很多，大多都是在前端做的，前端作为客户端与服务端建立websocket连接，但目前的状况很明显是需要这个代理模块既做websocket服务端与web端建立连接，再作为websocket客户端与vnc 服务端建立连接，然后进行交互传递通信。

​ 后面也找到了这篇通过novnc和websockify连接到qemu/kvm，然后总结一下从用户发出请求到得到响应的流程：

pc chrome(客户端) => novnc server(novnc端) => websockify（websocket转tcp socket） => vnc server(vnc服务端) => websockify（tcp socket转websocket） => novnc server(novnc端)=> pc chrome(客户端)

用户使用pc chrome浏览器请求 novnc端（因为无法直接访问vnc server端，vnc server是不支持websocket连接），经由websockify将websocket转为tcp socket请求到vnc服务端，返回tcp响应，经由websockify转换为websocket返回给客户端浏览器，这样来进行交互。整个过程 websockify 代理器是关键，novnc 可以被放在浏览器端。

1.novnc网页端与代理模块建立websocket通信

@configuration
public class websocketconfig {
    @bean
    public serverendpointexporter serverendpointexporter() {
        return new serverendpointexporter();
    }
}

@serverendpoint("/websockify")
@component
public class websocketserver {

    /**
     * 连接建立成功调用的方法
     */
    @onopen
    public void onopen(session session) {
        logger.info("open...");
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     */
    @onclose
    public void onclose() {
        logger.info("close...");
    }

    /**
     * 收到客户端消息后调用的方法
     */
    @onmessage
    public void onmessage(string message, session session) {
        logger.info(message);
    }

    /**
     * 发生错误调用的方法
     */
    @onerror
    public void onerror(session session, throwable error) {
        logger.error("用户错误原因:"+error.getmessage());
        error.printstacktrace();
    }

}

​ 都是很常用的websocket服务端的代码，唯一要注意的是前端请求'/websockify'地址发起websocket连接时，要注意用ip，尤其是本地，使用localhost会报错，要使用127.0.0.1。最后测试连接成功，返回状态码101，并且消息可以正常接收。novnc网页端与代理模块建立websocket通信完成。

2.代理模块与vnc server建立websocket通信

java后台作为websocket客户端很少，大多是用netty去写的，但是不适合目前的情况，最后还是找到了一个感觉比较合适的

public class mywebsocketclient {
    public static websocketclient mws;
    public static void main(string[] args) {
        try {
            // 
            string url = "ws://172.28.132.11:8888/websocketify";
            uri uri = new uri(url);
            hashmap<string, string> httpheadersmap = new hashmap<>();
            httpheadersmap.put("sec-websocket-version", "13");
            httpheadersmap.put("sec-websocket-key", "ybhzbbwli83u5eh8tlutwg==");
            httpheadersmap.put("connection","upgrade");
            httpheadersmap.put("upgrade","websocket");
            httpheadersmap.put("user-agent","mozilla/5.0 (windows nt 10.0; win64; x64) applewebkit/537.36 (khtml, like gecko) chrome/93.0.4577.82 safari/537.36");
            httpheadersmap.put("cookie","token=8asda2das-84easdac-asdaqwe4-2asda-asdsadas");
            httpheadersmap.put("sec-websocket-extensions","permessage-deflate; client_max_window_bits");
            mws = new websocketclient(uri,httpheadersmap){
                @override
                public void onopen(serverhandshake serverhandshake) {
                    system.out.println("open...");
                    system.out.println(serverhandshake.gethttpstatus());
                    mws.send("666");
                }

                @override
                public void onmessage(string s) {
                    system.out.println(s);
                }

                @override
                public void onclose(int i, string s, boolean b) {
                    system.out.println("close...");
                    system.out.println(i);
                    system.out.println(s);
                    system.out.println(b);
                }

                @override
                public void onerror(exception e) {
                    system.out.println("发生了错误...");
                }
            };
            mws.connect();
        } catch (exception e) {
            e.printstacktrace();
        }

    }
}

// 调用后报错  直接关闭了连接  状态码为1002 
// close...
// 1002
// invalid status code received: 400 status line: http/1.1 400 client must support 'binary' or 'base64' protocol

​ 发生错误后，发现关键地方，客户端必须支持 binary或base64协议，一番搜索后再stack overflow找到了线索，并且是kanaka（novnc和websockify的开发者）亲自回答的，大概意思就是你需要在构造函数中提供这些协议。

​ 然后我又在websockify.js的源码中找到了这个构造，确实需要传递一个protocols的数组参数，可是这是前端，并不知道java如何完成这个操作。

后续

​ 首先再次感谢开源项目和各位博主大佬的分享，依旧在寻找解决方案......

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