[Linux] Haproxy负载均衡集群-编程知识

一、Haproxy知识

1.1 常用的负载均衡调度器

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。

硬件一般使用比较多的是F5、Array，也有很多人使用国内的一些产品，如梭子鱼、绿盟等硬件的效果比软件好，更加稳定，但管理成本高。

1.2 Haproxy 应用相比较其他的优缺点

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 。

Haproxy的缺点

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的优点

LVS在企业应用中抗负载能力很强

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

1.3 Haproxy的特性

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非常适用于并发天（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

1.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；
2.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3.理能力可达10Git/s；
4.支持多达8种负载均衡算法
5.支持Session会话保持，Cookie的引导；
6.支持通过获取指定的url来检测后端服务器的状态；
7.支持虚机主机功能，从而实现web负载均衡更加灵活；
8.支持连接拒绝、全透明代理等独特的功能；
9.拥有强大的ACL支持，用于访问控制；
10.支持TCP和HTTP协议的负载均衡转发；
11.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

1.4 Haproxy调度算法

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cookie(name)来锁定并哈希每一次TCP请求。

LVS、Nginx、HAproxy的区别：

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

支持的代理类型：LVS是基于linux内核实现的软负载均衡，只支持4层代理的IP转发，并且不支持正则匹配
HAProxy和Nginx都是基于应用程序实现的软负载均衡，都支持4层和7层代理转发，且支持正则匹配

健康检查方式：LVS可以配合Keepalived实现支对TCP端口或者URL路径方式的健康检查
Nginx默认只支持被动健康检查，主动健康检查需要安装第三方模块后支持
HAProxy支持TCP端口、URL路径、脚本等方式的健康检查

二、Haproy负载均衡部署

2.1 部署haproxy负载均衡调度器

   83  cd /opt84  rz -E#安装haproxy85  tar xf haproxy-2.8.3.tar.gz  #解压软件包86  ls87  cd haproxy-2.8.3/ #进入软件包88  ls89  yum install -y zlib-devel openssl-devel pcre-devel systemd-devel #安装依赖包90  useradd -M -s /sbin/nologin haproxy #创建用户91  make ARCH=x86_64 TARGET=linux-glibc USE_PCRE=1 USE_OPENSSL=1 USE_ZLIB=1 USE_SYSTEMD=1 #编译92  make install PREFIX=/usr/local/haproxy #安装93  mkdir /etc/haproxy #创建目录94  cp examples/quick-test.cfg /etc/haproxy/haproxy.cfg  #复制配置文件95  vim /etc/haproxy/haproxy.cfg #编辑配置文件96  cd -#haproxy系统服务的添加 97  cp examples/haproxy.init   /etc/init.d/haproxy 98  vim /etc/init.d/haproxy 99  ln -s /usr/local/haproxy/sbin/haproxy  /usr/sbin/100  haproxy -v101  chmod +x /etc/init.d/haproxy 102  chkconfig --add /etc/init.d/haproxy103  chkconfig --level 35 haproxy on104  chkconfig --list haproxy105  service haproxy start 106  netstat -lntp |grep haproxy 107  vim /etc/haproxy/haproxy.cfg 108  cd /etc/haproxy/109  ls110  service haproxy start 111  netstat -lntp | grep haproxy112  systemctl disable --now firewalld113  setenforce 0114  vim /etc/haproxy/haproxy.cfg 115  service haproxy stop 116  service haproxy start 117  journalctl -c -f haproxy.cfg118  ls119  journalctl -xe120  systemctl status haproxy.service121  haproxy -c -f haproxy.cfg 122  vim haproxy.cfg 123  haproxy -c -f haproxy.cfg 124  vim haproxy.cfg 125  haproxy -c -f haproxy.cfg 126  vim haproxy.cfg 127  haproxy -c -f haproxy.cfg 128  service haproxy start 129  vim haproxy.cfg

Haproxy服务器配置：

# Basic config mapping a listening IP:port to another host's IP:port with
# support for HTTP/1 and 2.global #全局配置，主要用于定义全局参数，属于进程级的配置，通常和操作系统配置有关#将info（及以上）的日志发送到rsyslog的local0接口，将warning（及以上）的日志发送到rsyslog的local1接口log 127.0.0.1 local0 infolog 127.0.0.1 local1 warningmaxconn 30000  #最大连接数，HAProxy 要求系统的 ulimit -n 参数大于 maxconn*2+18#chroot /var/lib/haproxy  #修改haproxy工作目录至指定目录，一般需将此行注释掉          pidfile     /var/run/haproxy.pid  #指定保存HAProxy进程号的文件user haproxy  #以指定的用户名身份运行haproxy进程group haproxy  #以指定的组名运行haproxy，以免因权限问题带来风险daemon        #让haproxy以守护进程的方式工作于后台#nbproc 1     #指定启动的haproxy进程个数，只能用于守护进程模式的haproxy，默认只启动一个进程。haproxy是单进程、事件驱动模型的软件，单进程下工作效率已经非常好，不建议开启多进程                      spread-checks 2  #在haproxy后端有着众多服务器的场景中，在精确的时间间隔后统一对众服务器进行健康状况检查可能会带来意外问题；此选项用于将其检查的时间间隔长度上增加或减小一定的随机时长；默认为0，官方建议设置为2到5之间。defaults   #配置默认参数，这些参数可以被用到listen，frontend，backend组件   log     global  #所有前端都默认使用global中的日志配置mode    http     #模式为http（7层代理http，4层代理tcp）option  http-keep-alive  #使用keepAlive连接，后端为静态建议使用http-keep-alive，后端为动态应用程序建议使用http-server-closeoption  forwardfor  #记录客户端IP在X-Forwarded-For头域中，haproxy将在发往后端的请求中加上"X-Forwarded-For"首部字段option  httplog    #开启httplog，在日志中记录http请求、session信息等。http模式时开启httplog，tcp模式时开启tcplogoption  dontlognull   #不在日志中记录空连接option  redispatch    #当某后端down掉使得haproxy无法转发携带cookie的请求到该后端时，将其转发到别的后端上option  abortonclose  #当服务器负载很高的时候，自动结束掉当前队列处理比较久的链接maxconn 20000         #最大连接数，“defaults”中的值不能超过“global”段中的定义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会将对应后端服务器标记为不可用timeout http-request 2s #默认http请求超时时间，此为等待客户端发送完整请求的最大时长，用于避免类DoS攻击。haproxy总是要求一次请求或响应全部发送完成后才会处理、转发timeout queue 3s       #默认客户端请求在队列中的最大时长timeout connect 1s     #默认haproxy和服务端建立连接的最大时长，新版本中替代contimeout，该参数向后兼容timeout client 10s     #默认和客户端保持空闲连接的超时时长，在高并发下可稍微短一点，可设置为10秒以尽快释放连接，新版本中替代clitimeouttimeout server 2s      #默认和服务端保持空闲连接的超时时长，局域网内建立连接很快，所以尽量设置短一些，特别是高并发时，新版本中替代srvtimeouttimeout http-keep-alive 10s  #默认和客户端保持长连接的最大时长。优先级高于timeout http-request 也高于timeout clienttimeout check 2s        #和后端服务器成功建立连接后到最终完成检查的最大时长(不包括建立连接的时间，只是读取到检查结果的时长)
frontend CXK  #定义前端域bind *:80  #设置监听地址和端口，指定为*或0.0.0.0时，将监听当前系统的所有IPv4地址acl url_static path_beg -i /static  #定义ACL，当uri以定义的路径开头时，ACL[url_static1]为trueacl url_dynmaic path_end -i .jsp    #定义ACL，当uri以定义的路径结尾时，ACL[url_static2]为trueuse_backend static_backend if url_static  #当[url_static1]为true时，定向到后端域ms1中use_backend dynmaic_backend if url_dynmaic  #当[url_static2]为true时，定向到后端域ms2中default_backend static_backend              #其他情况时，定向到后端域dynamic_group中backend static_backend #定义后端域balance roundrobin  #使用轮询算法option httpchk GET /index.html  #表示基于http协议来做健康状况检查，只有返回状态码为2xx或3xx的才认为是健康的，其余所有状态码都认为不健康。不设置该选项时，默认采用tcp做健康检查，只要能建立tcp就表示健康。server static_inst01 192.168.136.160:80 check inter 2000 rise 2 fall 3server static_inst02 192.168.136.180:80 check inter 2000 rise 2 fall 3 #同上，inter 2000 rise 2 fall 3是默认值，可以省略backend dynmaic_backend #定义后端域balance roundrobinoption http-server-closeserver dynamic_inst01 192.168.136.150:8080 checkserver dynamic_inst02 192.168.136.150:8081 checklisten stats   #定义监控页面bind *:1066  #绑定端口1066stats enable  #启用统计报告监控stats refresh 30s  #每30秒更新监控数据stats uri /stats   #访问监控页面的uristats realm HAProxy\ Stats  #监控页面的认证提示stats auth cxk:cxk  #监控页面的用户名和密码

2.2 Nginx节点服务器的部署

对两台 Nginx节点服务器设置

   83  yum -y install epel-release.noarch 84  yum -y install nginx85  systemctl restart nginx.service 86  systemctl status nginx.service 87  cd /usr/share/nginx/88  ls89  cd html/90  ls91  mkdir static92  cd static/93  echo 'this is test1 web' > test.html94  ls95  cd ..96  ls97  mkdir /opt/nginx98  mv * /opt/nginx99  cd /opt/nginx100  ls101  mv static/ /usr/share/nginx/html/102  ls103  cd -104  ls105  echo '<h1> it is work </h1>' > index.html106  ls107  systemctl disable --now firewalld108  setenforce 0109  ls110  cd static/111  ls112  cat test.html 83  yum -y install epel-release.noarch 84  yum -y install nginx85  systemctl restart nginx.service86  cd /usr/share/nginx/html87  ls88  mkdir static89  cd static/90  ls91  echo 'this is test1 web' > test.html92  ls93  cd ..94  ls95  cat index.html 96  ls97  mv * /opt/nginx98  cd  /opt/nginx99  cd  /opt100  mkdir nginx101  cd -102  mv * /opt/nginx103  ls104  cd -105  cd nginx/106  ls107  mv static/ //usr/share/nginx/html122  cd /usr/local/share/123  ls124  cd /usr/share/nginx/html125  ls126  echo '<h1> it is work </h1>' > index.html127  ls128  systemctl disable --now firewalld129  setenforce 0130  cd static/131  cat test.html 132  vim test.html

2.3 多实例部署Tomcat动态网页

   86  cd /opt87  rz -E88  tar xf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz 89  cd apache-tomcat-9.0.16/90  ls91  cd ..92  mv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat93  cd $!94  cd /usr/local/tomcat/95  ls96  cd webapps/97  ls98  vim test.jsp99  ls100  mkdir test101  mv test.jsp test102  ls103  cd /opt104  ls105  cd -106  cd /usr/local/tomcat/webapps/107  ls108  mkdir test109  cd test/110  ls111  cd ..112  ls113  mv tomcat/ tomcat1/114  ls115  cp -a tomcat1/ tomcat2/116  ls117  cd tomcat1/bin/118  vim startup.sh 119  vim shutdown.sh 120  cd ..121  vim tomcat2/bin/startup.sh 122  vim tomcat2/bin/shutdown.sh 123  ./tomcat1/bin/startup.sh 124  ./tomcat2/bin/startup.sh 125  netstat -lntp |grep java126  vim tomcat2/conf/server.xml  #修改tomcat2的端口号127  ./tomcat2/bin/shutdown.sh 128  killakk java129  killall java130  netstat -lntp |grep java131  ./tomcat2/bin/startup.sh 132  ./tomcat1/bin/startup.sh 133  netstat -lntp |grep java134  cd tomcat2/webapps/135  ls136  cd test/137  ls138  vim test.jsp 139  systemctl disable --now firewalld140  setenforce 0

2.4 访问测试

三、Haproxy的日志重定义

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。

方法一：

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
global......log 127.0.0.1 local0 infolog 127.0.0.1 local1 warning......defaults......log global......

#为 rsyslog 添加 haproxy 日志的配置 
vim /etc/rsyslog.d/haproxy.conf
$ModLoad imudp
$UDPServerRun 514
$FileCreateMode 0644                               #日志文件的权限
$FileOwner haproxy                                 #日志文件的owner
local0.*     /var/log/haproxy/haproxy.log          #local0接口对应的日志输出文件
local1.*     /var/log/haproxy/haproxy_warn.log     #local1接口对应的日志输出文件

修改 rsyslog 的启动参数

重启 rsyslog 和 HAProxy

方法二：

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
globallog /dev/log local0 infolog /dev/log local0 notice......defaults......log global......

#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
&~

service rsyslog restart
service haproxy restarttail -f /var/log/haproxy/haproxy-info.log		#查看haproxy的访问请求日志信息