haproxy相关概念及原理

Posted 2021-02-10

1、 Haproxy介绍

HaProxy是一个特别适用于高可用性环境的TCP/HTTP开源的反向代理和负载均衡软件。在七层负载均衡方面的功能很强大（支持cookie track，header rewrite等等），支持双机热备，支持虚拟主机，支持健康检查，同时还提供直观的监控页面，可以清晰的监控服务集群的运行状况。同时支持Linux2.6内核中System Epoll，通过简化系统调用，大幅的提高了网络I/O性能。

Haproxy包括以下一些特征：

• 根据静态分配的cookie分配HTTP请求
• 分配负载到各个服务器，同时保证服务器通过使用HTTP Cookie实现连接保持；
• 当主服务器宕机时切换到备服务器，允许特殊端口的服务监控；
• 做维护时通过配置可以保证业务的连续性，更加人性化；
• 添加修改删除HTTP Request和Respone头；
• 通过特定表达式Block HTTP请求；
• 根据应用的cookie做连接保持；
• 常有用户验证的详细的html监控报告。

1.1 Haproxy支持的平台

HaProxy可以运行在如下这些平台上：

• Linux2.4 on x86,x86_64,Alpha,Sparc,MIPS,PARISC
• Linux2.6/3.x on x86,x86_64,ARM,Sparc,PPC64
• Solaris 8/9 on UltraSparc 2 and 3
• Solaris 10 Opteron and UltraSPARC
• FreeBSD 4.10 - 10 on x86
• OpenBSD 3.1-current on i386,amd64,alpha,spare64 and VAX (check the ports)
• AIX 5.1-5.3 on Power architechare

1.2 Haproxy负载均衡算法

HaProxy的负载均衡算法现在具体有如下8种：
1、 roundrobin：简单的轮询
2、 static-rr：权重轮询
3、 leastconn：最少连接者优先
4、 source：根据请求源IP,这个跟nginx的ip_hash机制类似
5、 ri：根据请求的URI
6、 rl_param：表示根据请求的URI参数‘balance url_param’requires an URL parameter name;
7、 hdr(name)：根据HTTP请求头来锁定每一次HTTP请求
8、 rdp-cookie(name)：根据cookie来锁定并哈希每一次TCP请求

2.HAPROXY的配置

HAProxy的配置过程分为3个主要部分：

• 命令行参数，这是最优先的；
• global（全局）段，设置进程级参数；
• 代理配置段，通常位于default,listen,backend这样的形式内。
  配置文件的语法是由关键字后跟可选的一个或者多个参数（参数之间有空格）组成。如果字符串中包含空格，必须用’’进行转义。

HAPROXY配置中分五大部分：

1. global：全局参数配置，进程级的，用来控制Haproxy启动前的一些进程及系统设置。
2. defaults：配置一些默认的参数，可以被frontend，backend，listen段集成使用
3. frontend：用来匹配接收客户所请求的域名，uri等，并针对不同的匹配，做不同的请求处理；
4. backend：定义后端服务器集群，以及对后端服务器集群的一些权重、队列、连接数等选项的设置，类似于nginx中的upstream模块；
5. listen：可以理解为frontend和backend的组合体。
   Haproxy配置文件的配置方法主要有两种，一种是由前端（frontend）和后端（backend）配置块组成，前端和后端都可以有多个。第二种方法是只有一个listen配置块来同时实现前端和后端。最常用也是推荐的方法为第一种，即frontend和backend的模式。

2.1 配置参数

配置参数及详解：

global                                                 # 全局参数global模块的设置
    log         127.0.0.1 local2                      # log语法：log <address_1>[max_level_1] # 全局的日志配置，使用log关键字，指定使用127.0.0.1上的syslog服务中的local0日志设备，记录日志等级为info的日志
    chroot      /var/lib/haproxy              #工作目录
    pidfile     /var/run/haproxy.pid          #进程pid文件
    maxconn     4000                          #最大连接数
    user        haproxy                       #所属用户
    group       haproxy                       #所属用户组
    daemon                                    #以守护进程方式运行haproxy
stats socket /var/lib/haproxy/stats       #定义socket套接字，针对在线维护很有帮助

defaults                                      # defaults模块的设置
    mode                    http              #默认的模式{ tcp|http|health},health只会返回OK
    log                     global            #应用全局的日志配置
    option                  httplog           #启用日志记录HTTP请求，默认不记录HTTP请求日志                                                                
    option                 dontlognull        # 启用该项，日志中将不会记录空连接。所谓空连接就是在上游的负载均衡器者监控系统为了探测该 服务是否存活可用时，需要定期的连接或者获取某一固定的组件或页面，或者探测扫描端口是否在监听或开放等动作被称为空连接；官方文档中标注，如果该服务上游没有其他的负载均衡器的话，建议不要使用该参数，因为互联网上的恶意扫描或其他动作就不会被记录下来
    option http-server-close                  #每次请求完毕后主动关闭http通道
    option forwardfor       except 127.0.0.0/8   #如果服务器上的应用程序想记录发起请求的客户端的IP地址，需要在HAProxy上配置此选项， 这样 HAProxy会把客户端的IP信息发送给服务器，在HTTP                                                                            请求中添加"X-Forwarded-For"字段。 启用  X-Forwarded-For，在requests                                                                            头部插入客户端IP发送给后端的server，使后端server获取到客户端的真实IP。 
    option                  redispatch       # 当使用了cookie时，haproxy将会将其请求的后端服务器的serverID插入到cookie中，以保证会话的SESSION持久性；而此时，如果后端的服务器宕掉                                                                            了， 但是客户端的cookie是不会刷新的，如果设置此参数，将会将客户的请                                                                            求强制定向到另外一个后端server上，以保证服务的正常。
    retries                 3              # 定义连接后端服务器的失败重连次数，连接失败次数超过此值后将会将对应后端服务器标记为不可用
    timeout http-request    10s             #http请求超时时间
    timeout queue           1m              #一个请求在队列里的超时时间
    timeout connect         10s             #连接超时
    timeout client          1m              #客户端超时
    timeout server          1m              #服务器端超时
    timeout http-keep-alive 10s             #设置http-keep-alive的超时时间
    timeout check           10s             #检测超时
maxconn                 3000            #每个进程可用的最大连接数

listen stats                                #定义一个listen模块，用于状态检测
mode http                               #模式采用http
bind 0.0.0.0:8888                       #绑定本机的地址及端口
stats enable                            #启用状态检测功能
stats uri     /haproxy-status           #状态检测的URI
stats auth    haproxy:123456            #访问检测界面的用户名和密码

frontend  main *:80                         #frontend模块的设置，定义了一个前端
    acl url_static       path_beg       -i /static /images /javascript /stylesheets
    acl url_static       path_end       -i .jpg .gif .png .css .js      #这里定义了一个acl规则
    use_backend static   if  url_static     #如果匹配到了acl，则访问后端的static模块
default_backend             my_webserver #如果没有匹配到acl，则将请求丢给默认的模块

backend static                          #定义第一个后端模块，static
    balance     roundrobin              #负载均衡算法为轮询
server      static 127.0.0.1:80 check         #后端服务器地址

backend my_webserver                    #定第二个后端，my_wenserver
balance     roundrobin              #负载均衡算法
    server  web01 172.31.2.33:80  check inter 2000 fall 3 weight 30              #定义的多个后端
    server  web02 172.31.2.34:80  check inter 2000 fall 3 weight 30              #定义的多个后端
    server  web03 172.31.2.35:80  check inter 2000 fall 3 weight 30              #定义的多个后端

2.2 健康检查

Haproxy作为Loadblance，支持对backend的健康检查，以保证在后端backend不能服务时，把从frontend进来的request分配至其他可以服务的backend，从而保证整体服务的可用性。

2.2.1 相关配置

相关配置：

httpchk <method><uri><version>
option httpchk HEAD / HTTP/1.0
check：启动健康检测
inter：健康检测时间间隔
rise：检测服务可用的连接次数
fall：检测服务不可用的连接次数
error-limit：往server写数据连续失败次数的上限，执行on-error的设定
observe<mode>：把正常服务过程作为健康检测请求，即实时检测
on-error<mode>：满足error-limit后执行的操作（fastinter、fail-check、sudden-death、mark-down）。其中fastinter表示立即按照fastinter的检测延时进行。fail-check表示改次error作为一次检测；sudden-death表示模仿一次fatal，如果紧接着一次fail则server为down；mark-down表示直接把server设置为down状态。
server web-node2 192.168.56.22:8080 check inter 2000 rise 30 fall 15

2.2.2检测方式

3.3.2 检测方式
1、通过监听端口进行健康检测
这种检测方式，haproxy只会去检查server的端口，并不能保证服务真正可用。

listen http_proxy 0.0.0.0:80
mode http
cookie SERVERID
balance roundrobin
option httpchk
server web1 192.168.1.1:80 cookie server01 check
server web2 192.168.1.2:80 cookie serve02 check inter 500 rise 1 fall 2

2、通过URI进行健康检测
这种检测方式，是用去GET后端server的web页面，基本可以代表后端服务的可用性。

listen http_proxy 0.0.0.0:80
mode http
cookie SERVERID
balance roundrobin
option httpchk GET /index.html
server web1 192.168.1.1:80 cookie server01 check
server web2 192.168.1.2:80 cookie serve02 check inter 500 rise 1 fall 2

3、通过request获取的头部信息进行匹配进行健康检测
这种检测方式，是基于一些高级、精细的监测需求，通过对后端头部访问的头部信息进行匹配检测。

listen http_proxy 0.0.0.0:80
mode http
cookie SERVERID
balance roundrobin
option httpchk HEAD /index.jsp HTTP/1.1 Host:www.xxx.com
server web1 192.168.1.1:80 cookie server01 check
server web2 192.168.1.2:80 cookie serve02 check inter 500 rise 1 fall 2