HaHaproxy的概述，及搭建Web集群

一、HaHaproxy的概念

• HaHaproxy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。

二、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
• 支持Session会话保持Cookie的引导
• 支持通过获取指定的url来检测后端服务器的状态
• 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
• 支持TCP和HTTP协议的负载均衡转发
• 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

三、 常见的 Web 集群调度器

目前常见的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。其中LVS 性能最好但是搭建相对复杂而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

四、HAProxy负载均衡策略

• 1roundrobin表示简单的轮询
• 2static-rr表示根据权重
• 3leastconn表示最少连接者先处理
• 4source表示根据请求源IP
• 5uri表示根据请求的URI,做cdn需使用;
• 6url_param表示根据请求的URl参数’balance url_param’ requires an URL parameter name
• 7hdr(name)表示根据HTTP请求头来锁定每一次HTTP请求;
• 8rdp-cookie(name)表示根据cookie(name)来锁定并哈希每一次TCP请求。

五、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
• 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
• 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。

六、Haproxy搭建 Web 群集

Haproxy服务器192.168.80.10

Nginx 服务器1192.168.80.100

Nginx 服务器2192.168.80.101

客户端192.168.80.200

一、haproxy 服务器部署

1、关闭防火墙将安装Haproxy所需软件包传到/opt目录下

systemctl stop firewalld
setenforce 0

wget http://www.haproxy.org/download/1.7/src/haproxy-1.7.2.tar.gz

2、安装 Haproxy

//编译安装
yum install -y pcre-devel bzip2-devel gcc gcc-c++ make

tar zxvf haproxy-1.7.2.tar.gz
cd haproxy-1.7.2/
make TARGET=linux2628 PREFIX=/usr/local/haproxy 
make install PREFIX=/usr/local/haproxy

3、Haproxy服务器配置

useradd -M -s /sbin/nologin haproxy

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


//yum安装
yum install -y haproxy

HAProxy 的配置文件共有 5 个域

• global用于配置全局参数
• default用于配置所有frontend和backend的默认属性
• frontend用于配置前端服务即HAProxy自身提供的服务实例
• backend用于配置后端服务即HAProxy后面接的服务实例组
• listenfrontend + backend的组合配置可以理解成更简洁的配置方法frontend域和backend域中所有的配置都可以配置在listen域下

vim haproxy.cfg
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 info
    log 127.0.0.1 local1 warning	
	
    maxconn 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listenfrontendbackend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http7层代理http4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-close
    option  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httplogtcp模式时开启tcplog
    option  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
    #contimeout 5000        #设置连接超时时间默认单位是毫秒
    #clitimeout 50000       #设置客户端超时时间默认单位是毫秒
    #srvtimeout 50000       #设置服务器超时时间默认单位是毫秒
    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clitimeout
    timeout 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srvtimeout
    timeout 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 client
    timeout 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 http-in    #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
    maxconn 18000                    #定义此端口上的maxconn
	
    acl url_static1   path_beg  -i /static /images                          #定义ACL当uri以定义的路径开头时ACL[url_static1]为true
    acl url_static2   path_end  -i .jpg .jpeg .gif .png .html .htm .txt     #定义ACL当uri以定义的路径结尾时ACL[url_static2]为true

    use_backend ms1 if url_static1       #当[url_static1]为true时定向到后端域ms1中
    use_backend ms2 if url_static2       #当[url_static2]为true时定向到后端域ms2中
    default_backend dynamic_group        #其他情况时定向到后端域dynamic_group中

backend ms1    #定义后端域ms1
    balance            roundrobin        #使用轮询算法
    option httpchk     GET /test.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 ms1.inst1 192.168.80.100:80 maxconn 5000 check inter 2000 rise 2 fall 3
    server ms1.inst2 192.168.80.100:81 maxconn 5000 check        #同上inter 2000 rise 2 fall 3是默认值可以省略

backend ms2    #定义后端域ms2
    balance roundrobin
    option httpchk     GET /test.html
    server ms2.inst1 192.168.80.101:80 maxconn 5000 check
    server ms2.inst2 192.168.80.101:81 maxconn 5000 check

backend dynamic_group    #定义后端域dynamic_group
    balance roundrobin
    option http-server-close
    cookie HA_STICKY_dy insert indirect nocache    
    server appsrv1 192.168.80.100:8080 cookie appsrv1 maxconn 5000 check
    server appsrv2 192.168.80.101:8080 cookie appsrv2 maxconn 5000 check

listen stats    #定义监控页面
    bind *:1080                   #绑定端口1080
    stats 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uri
    stats realm HAProxy\ Stats    #监控页面的认证提示
    stats auth admin:admin        #监控页面的用户名和密码
	

●balance roundrobin		#负载均衡调度算法
roundrobin轮询算法leastconn最小连接数算法source来源访问调度算法类似于nginx的ip_hash

●check 指定此参数时HAProxy 将会对此 server 执行健康检查检查方法在 option httpchk 中配置。同时还可以在 check 后指定 inter, rise, fall 三个参数 分别代表健康检查的周期、连续几次成功认为 server UP、连续几次失败认为 server DOWN默认值是 inter 2000 rise 2 fall 3

inter 2000		#表示启用对此后端服务器执行健康检查设置健康状态检查的时间间隔单位为毫秒
rise 2			#设定server从离线状态重新上线需要成功检查的次数不指定默认为2
fall 3			#表示连续三次检测不到心跳频率则认为该节点失效

●cookie在 backend server 间启用基于 cookie 的会话保持策略最常用的是 insert 方式。
cookie HA_STICKY_dy insert indirect nocache指 HAProxy 将在响应中插入名为 HA_STICKY_dy 的 cookie其值为对应的 server 定义中指定的值并根据请求中此 cookie 的值决定转发至哪个 server。

indirect    #代表如果请求中已经带有合法的 HA_STICK_dy cookie则 HAProxy 不会在响应中再次插入此 cookie
nocache     #代表禁止链路上的所有网关和缓存服务器缓存带有 Set-Cookie 头的响应

●若节点配置后带有“backup”表示该节点只是个备份节点仅在所有在线节点都失效该节点才启用。不携带“backup”表示为在线节点和其它在线节点共同提供服务。

#frontend域和backend域中所有的配置都可以配置在listen域下
listen  webcluster
        bind *:80
        option httpchk GET /test.html
        balance roundrobin
        server inst1 192.168.80.100:80 check inter 2000 rise 2 fall 3
        server inst2 192.168.80.101:80 check inter 2000 rise 2 fall 3

4、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

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

二、节点服务器部署

systemctl stop firewalld
setenforce 0

yum install -y pcre-devel zlib-devel gcc gcc-c++ make 

useradd -M -s /sbin/nologin nginx

cd /opt
tar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt/

cd nginx-1.12.0/
./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx && make && make install

make && make install

--192.168.80.100---
echo "this is kgc web" > /usr/local/nginx/html/test.html

--192.168.80.101---
echo "this is benet web" > /usr/local/nginx/html/test.html

ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/

nginx      #启动nginx 服务

三、测试 Web群集

在客户端使用浏览器打开 http://192.168.80.10/test.html 不断刷新浏览器测试负载均衡效果

访问一下监控页面 http://192.168.80.10:1080/stats 并提示输入用户名密码 admin/admin

四、日志定义

#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 /dev/log local0 info
	log /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
&~

#说明
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。“&~”表示当日志写入到日志文件后rsyslog停止处理这个信息。

service rsyslog restart
service haproxy restart

tail -f /var/log/haproxy/haproxy-info.log		#查看haproxy的访问请求日志信息