Haproxy搭建负载集群

Posted 2022-01-24 kiroct

理论部分

常见的web集群调度器分为软件和硬件

软件通常使用开源的LVS、Haproxy、 nginx

LVS性能最好，但是搭建相对复杂; Nginx 的upstream模块支持群集功能，但是对群集节点健康检查功能不强，高并发性能没有Haproxy好。

硬件一般使用比较多的是F5，也有很多人使用国内的一些产品，如梭子鱼、绿盟等

Haproxy应用分析

LVS在企业应用中抗负载能力很强，但存在不足

●LVS不支持正则处理，不能实现动静分离

●对于大型网站，LVS的实施配置复杂，维护成本相对较高

Haproxy是一款可提供高可用性、负载均衡、及基于TCP和HTTP应用的代理的软件

●适用于负载大的Web站点

●运行在硬件上可支持数以万计的并发连接的连接请求

企业应用虚拟机：

VMsphere ESXI

云平台：公有云（华为、阿里、AWS、微软）、私有云（openstack） 、混合云（能满足对外企业的发布，同时也能满足网络环境的安全需求）

Haproxy调度算法原理

Haproxy支持多种调度算法，最常用的有三种

RR (Round Robin)

RR算法是最简单最常用的一种算法，即轮询调度

理解举例

有三个节点A、B、C

第一个用户访问会被指派到节点A

第二个用户访问会被指派到节点B

第三个用户访问会被指派到节点C

第四个用户访问继续指派到节点A,轮询分配访问请求实现负载均衡效果.

Haproxy调度算法原理

Haproxy支持多种调度算法，最常用的有三种

LC (Least Connections)

最小连接数算法，根据后端的节点连接数大小动态分配前端请求

理解举例

有三个节点A、B、C,各节点的连接数分别为A:4、B:5、 C:6

第一个用户连接请求，会被指派到A上，连接数变为A:5、B:5、 C:6

第二个用户请求会继续分配到A_上，连接数变为A:6、B:5、 C:6; 再有新的请求会分配给B，每次将新的请求指派给连接数最小的客户端

由于实际情况下A、B、C的连接数会动态释放,很难会出现- -样连接数的情况

此算法相比较rr算法有很大改进，是目前用到比较多的一种算法

Haproxy调度算法原理

Haproxy支持多种调度算法， 最常用的有三种

SH (Source Hashing)

基于来源访问调度算法，用于- -些有Session会话记录在服务器端的场景，可以基于来源的IP、Cookie等做集群调度

理解举例

有三个节点A、B、C，第一个用户第一-次访问被指派到了A,第二个用户第一-次访问被指派到了B

当第一一个用户第二次访问时会被继续指派到A,第二个用户第二次访问时依旧会被指派到B，只要负载均衡调度器不重启，第一一个用户访问都会被指派到A,第二个用户访问都会被指派到B，实现集群的调度

此调度算法好处是实现会话保持，但某些IP访问量非常大时会引|起负载不均衡，部分节点访问量超大，影响业务使用

HAPrbxy是可提供高可用性、负载均衡以及基于TCP和HTTP应用的代理，是免费、快速并且可靠的一 种解决方案。HAProxy非常适用于并发大(并发达1w以上)web站点，这些站点通常又需要会话保持或七层处理。HAProxy的运行模式使得它可以很简单安全的整合至当前的架构中(，同时可以保护web服务器不被暴露到网络.上。

!!! HAProxy的主要特性有:

●可靠性和稳定性非常好，可以与硬件级的F5负载均衡设备相媲美;

●最高可以同时维护40000-50000个并发连接，单位时间内处理的最大请求数为20000个，最大处理能力可达10Git/s;

●支持多达8种负载均衡算法，同时也支持会话保持;

●支持虚机主机功能，从而实现web负载均衡更加灵活;

●支持连接拒绝、全透明代理等独特的功能;

●拥有强大的ACL支持，用于访问控制;

●其独特的弹性二叉树数据结构，使数据结构的复杂性上升到了01)，即数据的查寻速度不会随着数据条目的增加而速度有所下降;

●支持客户端的keepalive功能， 减少客户端与haproxy的

●支持TCP加速， 零复制功能，类似于mmap机制;

●支持响应池( response buffering) ;

●支持RDP协议;

●基于源的粘性，类似nginx的ip_hash功能，把来自同--客户端的请求在一-定时间内始终调度到上游的同一服务器;

●更好统计数据接口，其web接口显示后端集群中各个服务器的接收、发送、拒绝、错误等数据的统计信息;

●详细的健康状态检测，web接口中有关于对.上游服务器的健康检测状态，并提供了一定的管理功能;

●基于流量的健康评估机制;

●基于http认证;

●基于命令行的管理接口;

●日志分析器，可对日志进行分析。

HAProxy负载均衡策略非常多，常见的有如下8种:

(1) roundrobin, 表示简单的轮询

(2) static-rr， 表示根据权重

(3) leastconn， 表示最少连接者先处理

(4)source，表示根据请求源IP

(5)uri，表示根据请求的URI,做cdn需使用;

(6) url param, 表示根据请求的URl参数balance url param requires an URL parameter name

(7) hdr (name)， 表示根据HTTP请求头来锁定每一 次HTTP请求;

(8) rdp- cookie (name)，表示根据据cookie (name)来锁定并哈希每一次TCP请求 。

LVS、Nginx、HAproxy的区别:

LVS基于Linux操作系统内核实现软负载均衡，而HAProxy和Nginx是基于第三方应用实现的软负载均衡;

LVS是可实现4层的IP负载均衡技术，无法实现基于目录、URL的转发。而HAProxy 和Nginx都可以实现4层和7层技术，HAProxy 可提供TCP和HTTP应用的负载均衡综合解决方案;

LVS因为工作在IS0模型的第四层，其状态监测功能单- - ，而HAProxy在状态 监测方面功能更丰富、强大，可支持端口、URL、 脚本等多种状

态检测方式;

HAProxy功能强大，但整体性能低于4层模式的LVS负载均衡。

Nginx主要用于Web服务器或缓存服务器。Nginx的upstream模块虽然也支持群集功能，但是对群集节点健康检查功能不强，性能没有Haproxy好。

Nginx的优点:

●工作在网络的7层之上，可以针对http应用做一些分流的策略，比如针对域名、目录结构。Nginx正则规则比HAProxy更为强大和灵活。

●Nginx对网络稳定性的依赖非常小，理论.上能ping通就就能进行负载功能，LVS对网络稳定性依赖比较大，稳定要求相对更高。

●Nginx安装和配置、测试比较简单、方便，有清晰的日志用于排查和管理，LVS的配置、测试就要花比较长的时间了。

●可以承担高负载压力且稳定，一 般能支撑几万次的并发量，负载度比LVS相对小些。

●Nginx可以通过端口检测到服务器内部的故障，比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等。

●Nginx不仅仅是一款优秀的负载均衡器/反向代理软件，它同时也是功能强大的Web应用服务器。

●Nginx作为Web反向加速缓存越来越成熟了,1速度比传统的Squid服务器更快，很多场景下都将其作为反向代理加速器。

●Nginx作为静态网页和图片服务器，这方面的性能非常优秀，同时第三方模块也很多。

Nginx的缺点:

●Nginx仅能支持http、https和Email 协议，这样就在适用范围上面小些。

●对后 端服务器的健康检查，只支持通过端口来检测， 不支持通过url来检测。

●不支持Session的直接保持，需要通过ip_hash和cookie的引导来解决。

LVS的优点:

●抗负载能力强、是工作在网络4层之.上仅作分发之用，没有流量的产生。因此负载均衡软件里的性能最强的，对内存和cpu资源消耗比较低。

●LVS工作稳定，因为其本身抗负载能力很强，自身有完整的双机热备方案。

|●无流量，LVS只分发请求，而流量并不从它本身出去，这点保证了均衡器I0的性能不会收到大流量的影响。

●应用范围较广，因为LVS工作在4层，所以它几乎可对所有应用做负载均衡，包括http、 数据库等。

LVS的缺点:

●软件本身不支持正则表达式处理，不能做动静分离。相对来说，Nginx/ HAProxy+Keepalived则具有明显的优势。

●如果是网站应用比较庞大的话，LVS/ DR+Keepalived实施起来就比较复杂了。相对来说，Nginx/ HAProxy+Keepalived就简单多了。

HAProxy的优点:

●HAProxy也是支持虚拟主机的。

●HAProxy支持8种负载均衡策略。

●HAProxy的优点能够补充Nginx的一些缺点，比如支持Session的保持，Cookie的引导，同时支持通过获取指定的url来检测后端服务器的状态。

●HAProxy跟IVs类似，本身就只是一款负载均衡软件，单纯从效率上来讲HAProxy会比Nginx有更出色的负载均衡速度，在并发处理上也是优于Nginx的。

●HAProxy支持TCP协议的负载均衡转发。

综合比较：

并发性能: LVS > HAproxy > Nginx

LVS是基于os的内核，HAproxy和Nginx是基于用户态的软件应用实现的

功能: LVS 只支持4层转发，HAproxy和Nginx 都能支持4层和7层转发

健康检查: LVS 监测功能单一，和Nginx 都主要用端口来检测，Haproxy检测手段很多，url, 端口,脚本等

实验 使用haproxy搭建集群

环境：192.168.206.0/24
一台haproxy206.100
两台节点 206.102、206.103
实验拓扑图：

1、首先是配置两台节点服务器206.102、206.103
```html/xml
systemctl stop firewalld
setenforce 0

yum install -y httpd

echo test web 1 > /var/www/html/index.html #节点1号
echo test web 1.1 > /var/www/html/test.html

echo test web 2 > /var/www/html/index.html #节点2号
echo test web 2.1 > /var/www/html/test.html

2、haproxy服务器
```html/xml
用winscp把haproxy传给opt
yum install -y pcre-devel bzip2-devel gcc gcc-c++ make   #安装haproxy的依赖包

tar zxvf haproxy-1.5.19.tar.gz
cd haproxy-1.5.19/
make TARGET=linux2628 ARCH=x86_64   #编译haproxy，内核版本高于2.6的就使用linux2628
make install  #安装

mkdir /etc/haproxy    #创建/etc/haproxy目录
cp examples/haproxy.cfg   /etc/haproxy/   #备份
cd /etc/haproxy/
vim haproxy.cfg    #设置配置文件
............................
1、4、5行–修改，配置日志记录，local0为日志设备
  log /dev/log   local0 info        
  log /dev/log   local0 notice

2、8行–注释，需将此行注释掉
#chroot /usr/share/haproxy

3、 contimeout      5000         
  clitimeout      50000         
  srvtimeout      50000         
#这些都要注释掉，连接、服务器、客户端的连接超时设定
        timeout http-request 10s
        timeout queue 1m
        timeout connect 10s
        timeout client 1m
        timeout server 1m
        timeout http-keep-alive 10s
        timeout check 10s
#下面再加入如下日志

5、删除所有的linten行，加入以下此项即可

listen  webcluster 0.0.0.0:80       
    option httpchk GET /test.html   
    balance roundrobin              
    roundrobin
    server inst1 192.168.206.102:80 check inter 2000 fall 3     
    server inst2 192.168.206.103:80 check inter 2000 fall 3
.............................

#下面是添加haproxy系统的配置
cp /opt/haproxy-1.5.19/examples/haproxy.init    /etc/init.d/haproxy  #解压包里的文件脚本复制到系统目录下
cd /etc/init.d/
ls
chmod +x haproxy
chkconfig --add /etc/init.d/haproxy
ln -s /usr/local/sbin/haproxy /usr/sbin/haproxy
service haproxy start

验证：去客机验证，客机访问206.100.成功转跳

拓展实验 获取(定义)haproxy的日志

默认haproxy的日志是输出到系统的syslog中，查看起来不是非常方便，为了更好的管理haproxy的日志，我们在生产环境中一般 单独定义出来。需要将haproxy的info及notice日志分别记录到不同的日志文件中。

首先是去haproxy.cfg修改相应的全局设置日志文件
```html/xml
vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
.......................
global
log /dev/log local0 info
log /dev/log local0 notice
.........................
service haproxy restart

下面是需要修改rsyslog配置，为了便于管理。将haproxy 相关的配置独立定义到haproxy. conf，并放到/etc/rsyslog.d/下，rsyslog启动时会自动加载此目录下的所有配置文件。
```html/xml
vim /etc/rsyslog.d/haproxy.conf
............................
if ($programname == haproxy and $syslogseverity-text == info)
then -/var/log/haproxy/haproxy-info.log
&~
if ($programname == haproxy and $syslogseverity-text == notice)
then -/var/log/haproxy/haproxy-notice.log
&~
............................
#这部分配置是将haproxy的info日志记录到/var/1og/haproxy/haproxy- info.log下，将notice 日志记录到/var/log/ haproxy/haproxy-notice.log下。 “&~"表示当日志写入到日志文件后，rsyslog停止处理这个信息。

systemctl restart rsyslog.service
tail -f /var/1og/haproxy/haproxy-info.1og     #查看haproxy的访问请求日志信息