Haproxy负载均衡集群 超详细 （附部署实例）

2023-09-15 14:13:54

Haproxy

一、Web集群调度器

1.1 常用的Web集群调度器

目前常用的Web集群调度器分为软件和硬件

1）软件调度器
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。

2）硬件调度器
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。

负载均衡性能： [硬件负载均衡器F5 >] LVS 最好 > Haproxy 其次 > Nginx 弱于其它两种。

1.2 常用集群调度器的优缺点（LVS ,Nginx,Haproxy)

1.2.1 Nginx

优点

1）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；

2）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；

3）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；

4）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；

5）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；

6）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；

7）Nginx作为Web正向加速缓存越来越成熟了，速度比传统的Squid服务器更快，很多场景下都将其作反

向代理加速器；

8）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。

缺点

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

2）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；

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

1.2.2 LVS

优点：

1）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；

2）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；

3）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IO的性能不会收到大流量的影响；

4）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。

缺点：

1）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；

2）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。

1.2.3 Haproxy

优点：

1）Haproxy也是支持虚拟主机的；

2）Haproxy支持8种负载均衡策略；

3）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；

4）Haproxy跟LVS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；

5）Haproxy支持TCP协议的负载均衡转发。

1.3 LVS、Nginx、Haproxy的区别

1）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；

2）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；

3）LVS因为工作在ISO模型的第四层，其状态监测功能单一，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；

4）HAProxy功能强大，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。但整体性能低于4层模式的LVS负载均衡；

5）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，但是性能没有LVS和Haproxy好，对群集节点健康检查功能不强，只支持通过端口来检测，不支持通过URL来检测。

二、Haproxy

2.1 简介

HAProxy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。

2.2 Haproxy的主要特性

● 可靠性和稳定性非常好，可以与硬件级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位20000个，最大处理能力可达10Git/s；
● 支持多大8种负载均衡算法，同时也支持会话保持；
● 支持虚拟主机功能，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，使数据结构得到复杂性上升到了0（1），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的多次三次握手导致资源浪费，让多个请求在一个tcp连接中完成；
● 支持TCP急速，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_bash功能，把来自同一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；
● 详细的健康状态监测，web接口中有关于对上游服务器的健康监测状态，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。

2.3 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
● 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请求

2.4 Haproxy的调度算法(负载均衡策略)

Haproxy常用的调度算法调度依据
roundrobin轮询，表示简单的轮询
static-rr加权轮询，表示根据权重轮询
leastconn最小连接，表示最少连接者先处理
source源地址哈希，表示根据请求源ip
uriURI哈希，表示根据请求的URI，做cdn需使用
url_paramURL参数哈希，表示根据请求的URL参数’balance url_param’ requires an URL parameter name
hdr(name)请求头哈希
rdp-cookie(name)cookie的key哈希，表示根据cookie(name)来锁定并哈希每一次TCP请求

2.5 Haproxy 的会话保持

1）源地址hash
2）设置cookie
3）会话粘性表stick-table

三、Haproxy部署实例

Keepalived+Haproxy 实现负载均衡+动静分离

名称IP地址
HAproxy-Master192.168.2.100
HAproxy-Backup192.168.2.106
Web-A192.168.2.103
Web-B192.168.2.104
Tomcat1192.168.2.102
Tomcat2192.168.2.105

1）编译安装Haproxy

#获取安装包
wget https://www.haproxy.org/download/2.8/src/haproxy-2.8.3.tar.gz  
#解压
tar zxvf haproxy-2.8.3.tar.gz

cd haproxy-2.8.3/

#编译
make TARGET=linux31 PREFIX=/usr/local/haproxy 
make install PREFIX=/usr/local/haproxy


#新建管理用户
useradd -M -s /sbin/nologin haproxy

mkdir -p /usr/local/haproxy/conf
cd /usr/local/haproxy/conf

在这里插入图片描述

2）修改Haproxy配置文件，配置前后端，分别处理动态资源和静态资源

#配置文件
vim haproxy.cfg

global		
    log 127.0.0.1 local0 info
    log 127.0.0.1 local1 warning	
	
    maxconn 30000


    pidfile     /var/run/haproxy.pid
    user haproxy
    group haproxy
    daemon
    spread-checks 2
    
defaults   
    log     global
    mode    http #七层代理
    option  http-keep-alive
    option  forwardfor
    option  httplog
    option  dontlognull
    option  redispatch
    option  abortonclose
    maxconn 20000
    retries 3
    timeout http-request 2s
    timeout queue 3s
    timeout connect 1s
    timeout client 10s
    timeout server 2s
    timeout http-keep-alive 10s
    timeout check 2s

#前端配置，根据用户的访问请求，跳转到对应的后端？
frontend http-in 
    #监听地址 
    bind *:80
    acl dynamic   path_end  -i .jsp
    use_backend tomcat_server if dynamic

    #都没匹配到，跳转到默认
    default_backend nginx_servers

backend tomcat_server
    balance roundrobin
    option http-server-close
    cookie HA_STICKY_dy insert indirect nocache
    server tomcat1 192.168.2.102:8080 cookie tomcat1 inter 2000 rise 2 fall 3
    server tomcat2 192.168.2.105:8080 cookie tomcat2 check
    

backend nginx_servers
    balance roundrobin
    #节点服务器根目录下要有此文件
    option httpchk     GET /test.html     
    server nginx1 192.168.2.103:80 check inter 2000 rise 2 fall 3
    server nginx2 192.168.2.104:80 check inter 2000 rise 2 fall 3

listen stats
    bind *:1080
    stats enable
    stats refresh 30s
    stats uri /stats
    stats realm HAProxy\ Stats
    stats auth admin:admin

3）添加haproxy 系统服务

vim /etc/init.d/haproxy
#!/bin/bash
#chkconfig: 2345 90 30
#description: Haproxy Service Control Script

PROGDIR=/usr/local/haproxy
PROGNAME=haproxy
DAEMON=$PROGDIR/sbin/$PROGNAME
CONFIG=$PROGDIR/conf/$PROGNAME.cfg
PIDFILE=/var/run/$PROGNAME.pid
DESC="HAProxy daemon"
SCRIPTNAME=/etc/init.d/$PROGNAME

# Gracefully exit if the package has been removed.
test -x $DAEMON || exit 0

start()
{
    echo -e "Starting $DESC: $PROGNAME\n"
    $DAEMON -f $CONFIG
    echo "......"
}

stop()
{
    echo -e "Stopping $DESC: $PROGNAME\n"
    haproxy_pid="$(cat $PIDFILE)"
    kill $haproxy_pid
    echo "......"
}

restart()
{
    echo -e "Restarting $DESC: $PROGNAME\n"
    $DAEMON -f $CONFIG -p $PIDFILE -sf $(cat $PIDFILE)
    echo "......"
}

case "$1" in
start)
   start
   ;;
   
stop)
   stop
   ;;
   
restart)
    restart
    ;;
	
*)
    echo "Usage: $SCRIPTNAME {start|stop|restart}"
    exit 1
    ;;
esac

exit 0


cd /etc/init.d/
chmod +x haproxy
chkconfig --add /etc/init.d/haproxy#加入系统服务管理

ln -s /usr/local/haproxy/sbin/haproxy /usr/sbin/haproxy
service haproxy start	或	/etc/init.d/haproxy start

#补充知识
chkconfig --list haproxy 
chkconfig --level 3 5 haproxy on

在这里插入图片描述

4）部署Tomcat并配置动态页面

#动态资源
tar xf ap..
cd ap..
mv ap..  /usr/local/tomcat 
mkdir /usr/local/tomcat/webapps/test
vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test1 page</title>   
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 1,https://blog.csdn.net/q2524607033?type=blog");%>
</body>
</html>


#Tomcat2 
vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test2 page</title>   
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 2,https://blog.csdn.net/q2524607033?type=blog");%>
</body>
</html>

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

#启动tomcat，测试动态页面
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh

192.168.2.102:8080/test/index.jsp
192.168.2.105:8080/test/index.jsp

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

5）安装keepalived

#安装keepalive
yum install -y keepalived


#写检测脚本
vim /etc/keepalived/ch.sh

#!/bin/bash
#使用killall -0检查haproxy实例是否存在，性能高于ps命令
if ! killall -0 haproxy; then
  systemctl stop keepalived
fi

chmod +x /etc/keepalived/ch.sh

在这里插入图片描述

6）编写Keepalived配置文件，确定主备

主服务器

#主服务器
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_HA1    #虚拟路由名称
}

#HAProxy健康检查配置
vrrp_script chk_haproxy {
    script "/etc/keepalived/ch.sh"    #指定健康检查脚本
    interval 2                                   #脚本运行周期
    weight 2                                     #每次检查的加权权重值
}

#虚拟路由配置
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER              #本机实例状态，MASTER/BACKUP，备机配置文件中设置BACKUP
    interface ens33           #本机网卡名称，使用ifconfig命令查看
    virtual_router_id 51      #虚拟路由编号，主备机保持一致
    priority 100              #本机初始权重，备机设置小于主机的值
    advert_int 1              #争抢虚地址的周期，秒
    virtual_ipaddress {
        192.168.2.188        #虚地址IP，主备机保持一致
    }
    track_script {
        chk_haproxy           #对应的健康检查配置
    }
}


systemctl start keepalived

ip addr

在这里插入图片描述

备服务器

备服务器的配置类似

在这里插入图片描述

7）效果测试

（1 动静分离+负载均衡测试

访问静态资源

192.168.2.188/test.html

在这里插入图片描述

访问动态资源

curl 192.168.2.100:8080/test/index.jsp
多次访问

在这里插入图片描述

动静分离+负载均衡实现成功

（2 高可用测试

关闭主服务器的haproxy服务
service stop haproxy
观察keepalived的状态
systemctl status keepalived

在这里插入图片描述

再次访问静态资源和动态资源，观察功能实现情况

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

四、日志定义优化

1）定义日志文件

默认haproxy的日志是输出到系统syslog中，查看起来不是非常方便。

为了更好的管理haproxy的日志，需要将haproxy的info及notice日志分别记录到不同的日志文件中。

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg 
 
# this config needs haproxy-1.1.28 or haproxy-1.2.1
 
global
        log /dev/log    local0 info
        log /dev/log    local0 notice
 
service haproxy restart

2）rsyslog配置

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。

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/log/haproxy/haproxy-info.log下，将notice日志记录到/var/log/haproxy/haproxy-notice.log下。
#“&~”表示当日志信息写入到日志文件后，rsyslog停止处理这个信息

mkdir /var/log/haproxy
systemctl restart rsyslog

tail -f /var/log/haproxy/haproxy-info.log
service haproxy restart

3）访问测试

客户端浏览器访问http://192.168.2.106

[root@localhost haproxy]#tail -f /var/log/haproxy/haproxy-info.log
 
Aug 25 03:42:13 haproxy haproxy: /etc/rc.d/init.d/haproxy: 第 26 行:[: =: 期待一元表达式
Aug 25 03:42:13 haproxy haproxy: Shutting down haproxy: [  确定  ]
Aug 25 03:42:13 haproxy haproxy: /etc/rc.d/init.d/haproxy: 第 26 行:[: =: 期待一元表达式
Aug 25 03:42:13 haproxy haproxy: Starting haproxy: [WARNING] 236/034213 (6151) : parsing [/etc/haproxy/haproxy.cfg:22]: keyword 'redispatch' is deprecated in favor of 'option redispatch', and will not be supported by future versions.
Aug 25 03:42:13 haproxy haproxy: [  确定  ]
Aug 25 03:47:30 haproxy haproxy[6152]: 192.168.122.222:63528 [25/Aug/2021:03:47:30.274] webcluster webcluster/inst1 0/0/0/1/1 304 179 - - ---- 2/2/0/1/0 0/0 "GET / HTTP/1.1"
Aug 25 03:47:30 haproxy haproxy[6152]: 192.168.122.222:63528 [25/Aug/2021:03:47:30.275] webcluster webcluster/inst2 173/0/1/0/174 304 179 - - ---- 2/2/0/1/0 0/0 "GET / HTTP/1.1"
Aug 25 03:47:30 haproxy haproxy[6152]: 192.168.122.222:63528 [25/Aug/2021:03:47:30.449] webcluster webcluster/inst1 165/0/1/0/166 304 179 - - ---- 2/2/0/1/0 0/0 "GET / HTTP/1.1"
Aug 25 03:47:30 haproxy haproxy[6152]: 192.168.122.222:63528 [25/Aug/2021:03:47:30.616] webcluster webcluster/inst2 158/0/0/0/158 304 179 - - ---- 2/2/0/1/0 0/0 "GET / HTTP/1.1"
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