負載均衡群集---Haproxy

目錄

一、HAproxy

一、概念

二、核心作用

三、主要功能特性

四、應用場景

五、優勢與特點

二、 案例分析

1. 案例概述

2. 案例前置知識點

（1）HTTP 請求

（2）負載均衡常用調度算法

（3）常見的 web 群集調度器

三、實驗案例（HAproxy 搭建Web群集）

一、HAproxy

一、概念

HAProxy?是一款?開源、高性能的負載均衡與反向代理工具，基于?C 語言?開發，支持?四層（傳輸層）?和?七層（應用層）?流量處理，廣泛用于高并發場景下的服務調度、流量分發和系統高可用性保障。

  • 核心定位：介于客戶端和后端服務器之間的中間層，將客戶端請求均勻分配到多個后端服務器，同時監控服務器狀態，確保請求高效、可靠地處理。
  • 官網：www.haproxy.org
二、核心作用
  1. 負載均衡（Load Balancing）
    • 將客戶端請求按預設算法（如輪詢、最少連接、源 IP 哈希等）分發到多個后端服務器，避免單點壓力過大，提升系統吞吐量。
  2. 高可用性（High Availability）
    • 通過?健康檢查（如定期發送心跳包）實時監測后端服務器狀態，自動隔離故障節點，待節點恢復后重新納入負載均衡池，保障服務連續性。
  3. 會話保持（Session Persistence）
    • 基于?Cookie、源 IP 或請求頭?等信息，將同一用戶的請求固定路由到同一后端服務器，確保會話狀態一致（如登錄用戶的請求始終由同一服務器處理）。
  4. 協議處理與轉發
    • 四層代理：處理 TCP/UDP 流量，基于 IP + 端口轉發（如數據庫、Redis 服務）。
    • 七層代理：解析 HTTP/HTTPS 協議，基于 URL、Header、Cookie 等應用層信息精細化路由（如 Web 服務、API 網關）。
  5. 流量優化與安全
    • 支持 HTTP 壓縮、SSL 卸載（HTTPS 解密）、請求緩存，減少服務器負載；
    • 提供基本的 ACL（訪問控制列表），阻擋惡意流量（如限制特定 IP 訪問）。
三、主要功能特性
特性說明
多模式支持- TCP 模式（四層）：適用于任意基于連接的協議（如 MySQL、MQ）；
- HTTP 模式（七層）：支持 HTTP/HTTPS 協議解析與處理。
負載均衡算法支持輪詢（Round Robin）、最少連接（Least Connections）、源 IP 哈希（Source Hash）、URI 哈希等多種算法。
健康檢查機制支持 HTTP/HTTPS、TCP、ICMP 等協議的健康檢查，可自定義檢查頻率、超時時間。
動態配置與熱更新支持通過配置文件或 API 動態調整后端服務器列表，無需重啟服務即可生效。
監控與統計內置?stats 頁面，實時展示請求量、錯誤率、服務器狀態等指標，便于運維監控。
連接管理優化支持連接復用（Keep-Alive）、連接隊列管理，減少 TCP 三次握手開銷，提升并發性能。
四、應用場景
  1. Web 服務負載均衡
    • 作為 Web 服務器（如 Nginx、Tomcat）的前端代理，按 URL 路徑、用戶地域等規則分流請求。
  2. API 網關與微服務架構
    • 在微服務架構中，對 API 請求進行路由、流量控制和熔斷處理，保障服務穩定性。
  3. TCP 協議服務代理
    • 為數據庫（如 MySQL、PostgreSQL）、消息隊列（如 Kafka、RabbitMQ）提供四層負載均衡，提升連接效率。
  4. 混合架構中的中間層
    • 常與?LVS（四層負載均衡）?結合使用：LVS 作為流量入口進行初步分發，HAProxy 作為二級代理進行七層精細化處理。
五、優勢與特點
  • 高性能：單臺服務器可支持數萬并發連接，吞吐量接近硬件負載均衡器（如 F5）。
  • 輕量級與靈活性：配置簡單，支持復雜路由邏輯，適合中小規模集群和復雜業務場景。
  • 穩定性：在金融、電商等對可用性要求高的行業中廣泛使用（如 GitHub、Spotify 等）。
  • 開源免費：社區活躍，文檔豐富，支持二次開發。

典型架構 ：

客戶端 <----> HAProxy（負載均衡與代理） <----> 后端服務器集群（Web/API/數據庫）↑└── 健康檢查 & 動態調度

二、 案例分析

1. 案例概述

HAproxy 是目前比較流行的群集調度工具，同類群集調度有很多，如LVS和Nginx.

LVS性能最好，但部署復雜；Nginx的upstream 模塊支持群集功能但對群集節點健康檢查功能不強，高并發性能沒有HAproxy好。

2. 案例前置知識點

（1）HTTP 請求

通過 URL 訪問網站使用協議是HTTP協議，稱為HTTP請求。

請求方式常見為GET和POST方式。當訪問時，會根據請求URL返回狀態碼。

關鍵步驟：

  1. 客戶端發送 HTTP 請求（方法 + URL + Headers + Body）

  2. 負載均衡器根據調度算法選擇后端節點

  3. Web 服務器解析請求，訪問緩存/數據庫

  4. 生成響應（狀態碼 + Headers + HTML/JSON）

（2）負載均衡常用調度算法

算法原理適用場景案例選擇
輪詢 (RR)按序分配請求服務器性能均衡靜態資源分發
加權輪詢 (WRR)根據權重分配請求服務器性能差異大Web 服務器集群
最小連接 (LC)優先選擇當前連接數最少的節點長連接服務（如數據庫）Redis 訪問
IP 哈希 (SH)相同 IP 固定分配到同一節點需要會話保持的場景用戶購物車

（3）常見的 web 群集調度器

類型代表工具工作層級案例應用特點
四層調度器LVS傳輸層入口流量分發高性能，支持百萬并發
七層調度器Nginx應用層HTTP/HTTPS 請求處理支持 URL 重寫、SSL 卸載
云原生調度Kubernetes Ingress應用層容器化環境自動擴縮容，服務發現

三、實驗案例（HAproxy 搭建Web群集）

環境：Web：102 103 ? 代理服務器：101

部署 ：

#web部署
102 103：
dnf -y install httpd
systemctl stop firewalld
systemctl distable firewalld
setenforce 0101：
echo "test2">/var/www/html/index.html
102：
echo "test3">/var/www/html/index.htmlsystemctl restart httpd
systemctl enable httpd
#HA代理部署
-測試網站 curl 192.168.10.102/103
-安裝haproxy
dnf -y install haproxy#日志文件  /var/log/messages-配置文件
vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
====================================
globallog         127.0.0.1 local2chroot      /var/lib/haproxy   //禁錮目錄pidfile     /var/run/haproxy.pid    //pid文件，運行時生成user        haproxy    //用戶group       haproxy     //用戶組daemon       //守護進程maxconn     4000   //最大連接數defaults     //默認模式，決定haproxy工作在哪一層mode                    httplog                     global   //日志記錄為全局模式option                  httplog   //開啟 HTTP 格式的日志記錄option                  dontlognull   //不記錄空值相關的日志retries                 3     //默認重試次數timeout http-request    5s   // HTTP 請求超時時間timeout queue           1m     //等待時間timeout connect         5s     //規定連接建立的超時時間timeout client          1m		//客戶端連接的超時時間timeout server          1m		//服務器端連接的超時時間timeout http-keep-alive 5s   	//持久連接超時時間timeout check           5s    //檢查的超時時間maxconn                 3000   //最大并發連接數#刪除defaults下面內容
配置新內容------
listen myweb   bind 0.0.0.0:80   //監聽所有網卡的80端口（haproxy 的端口取決于監聽的服務端口是多少它就是多少）option httpchk GET /index.html  //通過發送請求到服務器來進行健康檢查balance roundrobin //負載均衡算法 為 輪詢算法server inst1 192.168.10.102:80 check inter 2000 fall 3   //用于服務器相關配置或監測server inst2 192.168.10.103:80 check inter 2000 fall 3 #啟動服務
systemctl start haproxy
#HA proxy 日志（默認在系統syslog日志中，不方便，單獨定義出來）
配置文件
vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
globallog     127.0.0.1 local2log   	127.0.0.1 local3配置Rsyslog服務
vim /etc/rsyslog.d/haproxy.conf     //添加一個日志服務的配置文件
$ModLoad imudp
$UDPServerRun 514
local3.*/var/log/haproxy.log
&~      //標注參數的結束重啟
systemctl restart haproxy
systemctl restart rsyslog測試日志信息
cat  /var/log/haproxy.log
tail -f /var/log/haproxy.log   （自動生成，重新訪問網站會生成）會顯示日志信息

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