從零開始的云計算生活——第三十二天，四面楚歌，HAProxy負載均衡

一.HAProxy簡介?

二.HAProxy特點和優點：

三.HAProxy保持會話的三種解決方法

四.HAProxy的balance 8種負載均衡算法

1）RR（Round Robin）

2）LC（Least Connections）

3）SH（Source Hashing）

4）uri（資源標識符）

5）url_param（資源定位符）

6）rdp—cookie（name）

7） source

8） static-rr

五.HAProxy 主要工作模式

六. HAProxy 安裝

通過 yum 安裝 HAProxy

七.HAProxy配置文件參數

7.1、HAProxy 環境

7.1.1、 global 全局配置

7.1.2、 proxy 代理配置

7.2、haproxy.cfg 配置文件

八.狀態統計功能測試

九.總結

一.HAProxy簡介?

官網：http://www.haproxy.com

HAProxy 是法國人Willy Tarreau開發的一個開源軟件，是一款應對客戶端10000以上的同時連接的高性能的TCP和 HTTP負載均衡器。其功能是用來提供基于cookie的持久性，基于內容的交換，過載保護的高級流量管制，自動故障切換 ?，以正則表達式為基礎的標題控制運行時間，基于Web的報表，高級日志記錄以幫助排除故障的應用或網絡及其他功能。

HAProxy 提供高可用性、負載均衡以及基于TCP和HTTP的應用代理，支持虛擬主機，它是免費、快速并且可靠的一種負載均衡解決方案。適合處理高負載站點的 **七層** 數據請求。類似的代理服務可以屏蔽內部真實服務器，防止內部服務器遭受攻擊。

二.HAProxy特點和優點：

支持原生SSL,同時支持客戶端和服務器的SSL.
支持IPv6和UNIX套字節（sockets）
支持HTTP Keep-Alive
支持HTTP/1.1壓縮，節省寬帶
支持優化健康檢測機制（SSL、scripted TCP、check agent…）
支持7層負載均衡。
可靠性和穩定性非常好。
并發連接 40000-50000個，單位時間處理最大請求 20000個，最大數據處理10Gbps.
支持8種負載均衡算法，同時支持session保持。
支持虛擬主機。
支持連接拒絕、全透明代理。
擁有服務器狀態監控頁面。
支持ACL（access control list）。

三.HAProxy保持會話的三種解決方法

HAProxy為了讓同一客戶端訪問服務器可以保持會話。有三種解決方法：客戶端IP、Cookie以及Session。

通過客戶端IP 進行Hash計算并保存，以此確保當相同IP訪問代理服務器可以轉發給固定的真實服務器。
依靠真實服務器發送客戶端的 Cookie信息進行會話保持。
將保存真實服務器的 Session 以及服務器標識，實現會話保持。

（HAProxy只要求后端服務器能夠在網絡聯通，也沒有像LVS那樣繁瑣的ARP配置）

四.HAProxy的balance 8種負載均衡算法

1）RR（Round Robin）

RR算法是最簡單最常用的一種算法，即輪詢調度

理解舉例：有三個節點A、B、C

第一個用戶訪問會被指派到節點A

第二個用戶訪問會被指派到節點B

第三個用戶訪問會被指派到節點C

第四個用戶訪問繼續指派到節點A，輪詢分配訪問請求實現負載均衡效果

2）LC（Least Connections）

最小連接數算法，根據后端的節點連接數大小動態分配前端請求

理解舉例：有三個節點A、B、C，各節點的連接數分別為A:4 B:5 C:6

第一個用戶連接請求，會被指派到A上，連接數變為A:5 B:5 C:6

第二個用戶請求會繼續分配到A上，連接數變為A:6 B:5 C:6；再有新的請求會分配給B，每次將新的請求指派給連接數最小的客戶端

由于實際情況下A、B、C的連接數會動態釋放，很難會出現一樣連接數的情況

此算法相比較rr算法有很大改進，是米錢用到比較多的一種算法

3）SH（Source Hashing）

基于來源訪問調度算法，用于一些有Session會話記錄在服務端的場景，可以基于來源的IP、Cookie等做集群調度

理解舉例有三個節點A、B、C，第一個用戶第一次訪問被指派到了A，第二個用戶第一次訪問被指派到了B

當第一個用戶第二次訪問時會被繼續指派到A，第二個用戶第二次訪問時依舊會被指派到B，只要負載均衡器不重啟，第一個用戶都會被指派到A，第二個用戶訪問都會被指派到B，實現集群的調度

此調度算法好處是實現會話保持，但某些IP訪問量非常大時會引起負載不均衡，部分節點訪問量超大，影響業務使用

4）uri（資源標識符）

表示根據請求的URI,做cdn（內容分發網絡）需使用

5）url_param（資源定位符）

表示根據HTTP請求頭來鎖定每一次HTTP請求。

6）rdp—cookie（name）

表示根據據cookie （name）來鎖定并哈希每一次TCP請求。

7） source

表示根據請求的源IP，類似Nginx的IP hash機制。

8） static-rr

表示根據權重，輪詢

五.HAProxy 主要工作模式

tcp模式：在客戶端和服務器之間將建立一個全雙工的連接，且不會對7層的報文做任何處理的簡單模式。通常用于SSL、SSH、SMTP等應用層。

http模式（一般使用）：客戶端請求在轉發給后端服務器之前會被深度分析，所有不與RFC格式兼容的請求都會被拒絕。

六. HAProxy 安裝

通過 yum 安裝 HAProxy

七.HAProxy配置文件參數

globallog /dev/log local0 info          # 日志輸出到系統日志（local0設備），info級別maxconn 100000                    # 進程最大并發連接數[1,4](@ref)user haproxy                      # 運行用戶group haproxy                     # 運行組daemon                            # 守護進程模式nbthread 8                        # 工作線程數（建議等于CPU核心數）[1,6](@ref)stats socket /var/run/haproxy.sock mode 660 level admin  # 啟用統計套接字（動態管理）tune.bufsize 32768                # 請求緩沖區大小（提升大請求處理能力）[1](@ref)tune.ssl.default-dh-param 2048    # SSL DH參數長度（增強安全性）[1](@ref)ssl-default-bind-ciphers ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384  # 強加密套件ssl-default-bind-options no-sslv3 no-tlsv10 no-tlsv11    # 禁用不安全協議defaultsmode http                         # 默認模式（可覆蓋為tcp）timeout connect 5s                # 后端連接超時timeout client 30s               # 客戶端空閑超時timeout server 30s               # 后端響應超時option forwardfor                 # 添加X-Forwarded-For頭（傳遞客戶端IP）[1,5](@ref)option httplog                    # 記錄HTTP日志（非TCP）option dontlognull                # 不記錄空請求option redispatch                 # 連接失敗時重試其他服務器[3](@ref)retries 3                         # 最大重試次數# 監控統計頁面（安全訪問）
listen statsbind *:8899                       # 監聽端口mode httpstats enablestats uri /admin?stats            # 訪問路徑stats realm HAProxy\ Stats        # 認證域stats auth admin:YourSecurePassword  # 認證憑據stats refresh 10s                 # 自動刷新間隔# HTTPS前端（SSL終止）
frontend https_inbind *:443 ssl crt /etc/haproxy/ssl/example.com.pem alpn h2,http/1.1  # SSL證書及HTTP/2支持http-request set-header X-Client-IP %[src]   # 自定義頭部傳遞客戶端IPacl host_static hdr(host) -i static.example.com      # ACL：靜態資源域名acl host_api hdr(host) -i api.example.com            # ACL：API域名use_backend static_servers if host_static           # 按域名路由use_backend api_servers if host_apidefault_backend web_servers                         # 默認后端# HTTP前端（重定向到HTTPS）
frontend http_inbind *:80redirect scheme https code 301 if !{ ssl_fc }       # 強制HTTPS跳轉# 靜態資源后端
backend static_serversbalance leastconn                  # 最小連接數算法（適合長連接）[3,4](@ref)option httpchk GET /healthcheck    # HTTP健康檢查路徑http-check expect status 200       # 預期狀態碼server static1 192.168.1.103:80 check inter 2s rise 2 fall 3 maxconn 500 cookie s1server static2 192.168.1.104:80 check inter 2s rise 2 fall 3 maxconn 500 cookie s2# API后端（會話保持）
backend api_serversbalance source                    # 源IP哈希（會話保持）[4](@ref)option httpchk GET /api/health    # 定制API健康檢查server api1 192.168.1.105:8080 check weight 3server api2 192.168.1.106:8080 check weight 2# 默認Web后端
backend web_serversbalance roundrobin                # 輪詢算法（默認）[1,3](@ref)server web1 192.168.1.101:80 check inter 3s rise 2 fall 3 maxconn 1000server web2 192.168.1.102:80 check inter 3s rise 2 fall 3 maxconn 1000

7.1、HAProxy 環境

haproxy的配置文件 haproxy.cfg 的默認地址：/etc/haproxy/haproxy.cfg 。

haproxy.cfg 由兩大部分組成，分別是 global 和 proxies 部分。

global：全局配置：

進程及安全配置相關的參數
性能調整相關參數
Debug參數

proxies：代理配置

defaults：為 frontend, backend, listen提供默認配置
frontend：前端，相當于 nginx 中的 server {}
backend：后端，相當于 nginx 中的 upstream {}
listen：同時擁有前端和后端配置

名稱說明：

frontend 端（front end）：指定接收客戶端偵聽套接字設置。
backend 端（back end）：指定將連接請求轉發至后端服務器的相關設置。
listen 端：指定完整的前后端設置，只對TCP有效 。
proxy 名稱：使用字母、數字 - 、_ 、. 、: ，并區分字符大小寫。

7.1.1、 global 全局配置

chroot ? ? ? ? ? ? ? ? ? # 鎖定運行目錄
deamon ? ? ? ? ? ? ? ? ? # 以守護進程運行
stats socket /var/lib/haproxy/haproxy.sock mode 600 level admin ? ?# socket文件
user, group, uid, gid ? ? # 運行haproxy的用戶身份
nbproc ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 開啟的haproxy進程數，與CPU保持一致
nbthread ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 指定每個haproxy進程開啟的線程數，默認為每個進程一個線程
cpu-map 1 0 ? ? ? ? ? ? ? # 綁定haproxy 進程至指定CPU
maxconn ? ? ? ? ? ? ? ? ? # 每個haproxy進程的最大并發連接數
maxsslconn ? ? ? ? ? ? ? ?# 每個haproxy進程ssl最大連接數,用于haproxy配置了證書的場景下
maxconnrate ? ? ? ? ? ? ? # 每個進程每秒創建的最大連接數量
spread-checks ? ? ? ? ? ? # 后端server狀態check隨機提前或延遲百分比時間，建議2-5(20%-50%)之間
pidfile ? ? ? ? ? ? ? ? ? # 指定pid文件路徑
log 127.0.0.1 local3 info ? ?# 定義全局的syslog服務器；最多可以定義兩個

7.1.2、 proxy 代理配置

主要分為下面4個部分

defaults [<name>] ?# 默認配置項，針對以下的frontend、backend和lsiten生效，可以多個name
frontend <name> ? ?# 前端servername，類似于Nginx的一個虛擬主機 server。
backend <name> ? ? # 后端服務器組，等于nginx的upstream
listen <name> ? ? ?# 將frontend和backend合并在一起配置

1）proxies 配置-defaults

option redispatch ? ? ? ? ? # 當server Id對應的服務器掛掉后，強制定向到其他健康的服務器
option abortonclose ? ? ? ? # 當服務器負載很高的時候，自動結束掉當前隊列處理比較久的鏈接
option http-keep-alive ? ? ?# 開啟與客戶端的會話保持
option forwardfor ? ? ? ? ? # 透傳客戶端真實IP至后端web服務器
mode http ? ? ? ? ? ? ? ? ? # 默認工作類型
timeout connect 120s ? ? ? ?# 客戶端請求到后端server的最長連接等待時間(TCP之前)
timeout server 600s ? ? ? ? # 客戶端請求到后端服務端的超時超時時長（TCP之后）
timeout client 600s ? ? ? ? # 與客戶端的最長非活動時間
timeout http-keep-alive 120s # session 會話保持超時時間，范圍內會轉發到相同的后端服務器
timeout check 5s ? ? ? ? ? ?# 對后端服務器的檢測超時時間

2）proxies配置-frontend 配置參數

####################  監控頁面的設置   ####################### 
listen admin_status                # Frontend 和Backend 的組合體，監控組的名稱，按需自定義名稱 bind 0.0.0.0:65532             # 監聽端口 mode http                      # http的7層網絡模式 log 127.0.0.1 local3 err       # 錯誤日志記錄 stats refresh 5s               # 每隔5秒自動刷新監控頁面 stats uri /admin?stats         # 監控頁面的url stats realm itnihao\ itnihao   # 監控頁面的提示信息是 it ni hao stats auth admin:admin         # 監控頁面的用戶和密碼admin。可以設置多個用戶名，如下所示stats auth admin1:admin1       # 監控頁面的用戶和密碼 admin1 stats hide-version             # 隱藏統計頁面上的 HAproxy版本信息  stats admin if TRUE            # 手工啟用/禁用，后端服務器(haproxy-1.4.9以后版本) errorfile 403 /etc/haproxy/errorfiles/403.http errorfile 500 /etc/haproxy/errorfiles/500.http errorfile 502 /etc/haproxy/errorfiles/502.http errorfile 503 /etc/haproxy/errorfiles/503.http errorfile 504 /etc/haproxy/errorfiles/504.http################# HAProxy 的日志記錄內容設置 ################### capture request  header Host           len 40 capture request  header Content-Length len 10 capture request  header Referer        len 200 capture response header Server         len 40 capture response header Content-Length len 10 capture response header Cache-Control  len 8####################### 網站監測 listen 配置 ##################### 
########### 此用法主要是監控 haproxy 后端服務器的監控狀態 
listen site_status bind 0.0.0.0:1081                        # 監聽端口 mode http                                # http的7層模式 log 127.0.0.1 local3 err                 # [err warning info debug] monitor-uri /site_status                 # 網站健康檢測URL，用來檢測HAProxy管理的網站是否可以用，正常返回200，不正常返回503 acl site_dead nbsrv(server_web)  lt 2    # 定義網站down時的策略當掛在負載均衡上的指定backend的中有效機器數小于2臺時返回true acl site_dead nbsrv(server_blog) lt 2 acl site_dead nbsrv(server_bbs)  lt 2  monitor fail if site_dead                # 當滿足策略的時候返回503，網上文檔說的是500，實際測試為503 monitor-net 192.168.16.2/32              # 來自192.168.16.2的日志信息不會被記錄和轉發 monitor-net 192.168.16.3/32 ####################### frontend配置 ################################ 
##### 注意，frontend 配置里面可以定義多個 acl 進行匹配操作
frontend http_80_in bind 0.0.0.0:80      # 監聽端口，即 haproxy 提供web服務的端口，和 lvs 的vip端口類似 mode http            # http的7層模式 log global           # 應用全局的日志配置 option httplog       # 啟用http的log option httpclose     # 每次請求完畢后主動關閉 http 通道，HA-Proxy不支持keep-alive模式 option forwardfor    # 如果后端服務器需要獲得客戶端的真實IP需要配置次參數，將可以從 Http Header 中獲得客戶端IP ######################## acl 策略配置acl itnihao_web hdr_reg(host) -i ^(www.itnihao.cn|ww1.itnihao.cn)$    # 如果請求的域名滿足正則表達式中的2個域名返回true -i是忽略大小寫 acl itnihao_blog hdr_dom(host) -i blog.itnihao.cn# 如果請求的域名滿足 www.itnihao.cn 返回true， -i 是忽略大小寫 # acl itnihao    hdr(host) -i itnihao.cn # 如果請求的域名滿足 itnihao.cn 返回true， -i是忽略大小寫 # acl file_req url_sub -i  killall= # 在請求url中包 含killall= ，則此控制策略返回true，否則為false # acl dir_req url_dir -i allow # 在請求url中存在allow作為部分地址路徑，則此控制策略返回true，否則返回false # acl missing_cl hdr_cnt(Content-length) eq 0 # 當請求的header中Content-length等于0時返回true######################## acl策略匹配相應 # block if missing_cl # 當請求中header中Content-length等于0阻止請求返回403 # block if !file_req || dir_req # block表示阻止請求，返回403錯誤，當前表示如果不滿足策略file_req，或者滿足策略dir_req，則阻止請求 use_backend  server_web  if itnihao_web # 當滿足 itnihao_web的策略時使用server_web的backend use_backend  server_blog if itnihao_blog # 當滿足 itnihao_blog 的策略時使用 server_blog的backend # redirect prefix http://blog.itniaho.cn code 301 if itnihao # 當訪問 itnihao.cn 的時候，用 http 的 301 挑轉到 http://192.168.16.3 default_backend server_bbs ### 以上都不滿足的時候使用默認 server_bbs 的 backend #########################  backend的設置   ######################## ### 下面我將設置三組服務器 server_web，server_blog，server_bbs
############### backend server_web  ##############
backend server_web mode http                         # http的7層模式 balance roundrobin                # 負載均衡的方式，roundrobin平均方式 cookie SERVERID                   # 允許插入serverid到cookie中，serverid后面可以定義 option httpchk GET /index.html    # 心跳檢測的文件 server web1 192.168.16.2:80 cookie web1 check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 1     server web2 192.168.16.3:80 cookie web2 check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 2# server web2 192.168.16.3:80 表示 服務器定義，# cookie web2 表示 serverid為web2，# check inter 1500 表示 檢測心跳頻率，# rise 3 表示 3次正確認為服務器可用， # fall 3 表示 3次失敗認為服務器不可用，# weight 2 表示 權重    ################ backend server_blog ########### 
backend server_blog mode http                        # http 模式 balance roundrobin               # 負載均衡的方式，roundrobin 輪詢cookie SERVERID                  # 允許插入serverid 到 cookie中，serverid 后面可以定義 option httpchk GET /index.html   # 心跳檢測的文件 server blog1 192.168.16.2:80 cookie blog1 check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 1      server blog2 192.168.16.3:80 cookie blog2 check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 2 ################ backend server_bbs #########
backend server_bbs mode http                       # http的7層模式 balance roundrobin              # 負載均衡的方式，roundrobin 輪詢cookie SERVERID                 # 允許插入 serverid 到 cookie 中，serverid 后面可以定義 option httpchk GET /index.html  # 心跳檢測的文件 server bbs1 192.168.16.2:80 cookie bbs1 check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 1  server bbs2 192.168.16.3:80 cookie bbs2 check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 2

7.2、haproxy.cfg 配置文件

然后登錄網址可以發現是輪詢了?

八.狀態統計功能測試

###只有七層才能配置
listen stats #定義監控頁面    mode httpoption httplogbind *:1080                   #綁定端口1080    stats refresh 30s             #每30秒更新監控數據    stats uri /stats              #訪問監控頁面的uri    stats realm HAProxy\ Stats    #監控頁面的認證提示    stats auth admin:admin        #監控頁面的用戶名和密碼

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