简述

TCP协议中，主机的IP地址加上端口号作为TCP连接的端点，这种端点就叫做套接字（socket）。一般情况下，一个socket同一时刻只能由一个应用监听，对于只有单个公网IP的主机来说，一个对外的端口就是一个socket，例如常用端口约定的服务：

22:SSH服务
80:HTTP服务
443:HTTPS服务
...

在某些特殊需求的情况下，我们可能需要一个端口同时提供多个服务，例如：ssh/http 共用 80 端口的讨论。

总的来说，实现端口共用的思路就好比是Nginx的SNI：用某个前端程序(类比:Nginx)监听需要共用的对外端口A(类比:域名)，将需要共用的程序(例如:php-fpm、uwsgi)分别监听环路上的不同端口A2、A3(类比:本地套接字)，前端程序通过区分特定的包格式(类比:域名)将外部发往端口A的数据分别发给端口A2、A3再根据后端响应发回。

因为Nginx提供的Web服务工作在应用层，所以反向代理时可以直接通过URI来确定使用哪个后端；而一般工作在传输层的端口复用，实际上要解决最主要问题是如何区分复用数据并正确发给处理后端。

实现

预期目标

为了尽可能避免被QoS和受限网络的影响，现希望将某科学上网方式作为复用数据与正常的HTTPS服务共用443端口，在两者都能够提供服务的同时，HTTPS能够获取前端访客的IP地址。

端口复用.png

服务结构

除了自己写前端处理程序，现成的方案有用Haproxy来区分不同数据来实现前端，Nginx和科学上网工具分别按照原配置改为在本地回环监听，其中Nginx需要稍作修改以获取前端发来的IP地址。

端口复用服务.png

Haproxy配置

这里用的Haproxy版本为1.5.18，安装过程不再赘述，主要提提配置的要点。

    listen https-in
        bind :443
        tcp-request inspect-delay 5s
        acl is_ssl req_ssl_ver 3:4
        tcp-request content accept if is_ssl
        server server-https :4431 check send-proxy
        use_backend ss-out if !is_ssl

https-in是一个listen，这是好比原来Haproxy里fronted和backend的合并体，上面配置语句的功能如下：

bind :443 设置监听所有IP的443端口
tcp-request inspect-delay 设置等待数据传输的最大超时时间
acl is_ssl req_ssl_ver 3:4 设置一条acl规则，判断是否为ssl连接
tcp-request content accept if is_ssl 设置如果上一条件成立则直接使用本listen里的server
server server-https :4431 check send-proxy
设置本listen里名为server-https的后端服务，send-proxy表示向后端发送相关代理信息，后端获取访客的IP地址就是通过这条指令实现的
use_backend ss-out if !is_ssl 如果acl规则不成立，则使用名为ss-out的后端

这里最主要的配置就是send-proxy，网上后端获取前端传去的真实IP地址方法是通过Haproxy解析，然后使用option httpclose和option forwardfor之类的指令。这种方法在转发四层TCP数据的时候是无效的！要实现四层TCP数据带源地址转发需要修改前端源码通过重新改包实现。

好在Haproxy支持代理协议(PROXY protocol)，这是是Haproxy的作者Willy Tarreau于2010年开发和设计的一个协议，通过为tcp添加一个很小的头信息，来方便的传递客户端信息（协议栈、源IP、目的IP、源端口、目的端口等)，在网络情况复杂又需要获取客户IP时非常有用。这里的send-proxy指令就是使用了这套协议来向后端传值。

    backend ss-out
        mode tcp
        server D-T-us0 127.0.0.1:1234
        server D-T-us1 127.0.0.1:4321 backup

backend是Haproxy的后端，用来提供服务，上面的配置提供了一个127.0.0.1:1234的服务和一个127.0.0.1:4321备用服务。

Nginx配置

Nginx主要是修改绑定的端口，增加proxy_protocol标记表示使用代理协议，再修改好set_real_ip_from、real_ip_header以及日志格式，其他的没什么实质性内容，不再多说。

    log_format  main  '$proxy_protocol_addr - [$remote_addr] - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    server
    {
    listen 4431 ssl http2 proxy_protocol;
    set_real_ip_from xx.xx.xx.xx;
    real_ip_header proxy_protocol;

    include /etc/nginx/sslport.conf;
    server_name  m.holmesian.org;
    ssl on;
    
    include /etc/nginx/sslon.conf;
    root  /data/www/sgk/;
    
    try_files $uri $uri/ /index.php?$args;
    location ~ \.php$
        {
          fastcgi_pass  unix:/var/run/php7-fpm.socket;
          fastcgi_index index.php;
          include fastcgi_params;
        }
    }