Haproxy搭建web集群

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1. 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

    • 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。

2. 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

1.2 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。

1.3 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协议的负载均衡转发；（支持7层代理、实现动静分离）

  • 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

4. Haproxy调度算法

4.1 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

4.2 static-rr

加权轮询，表示根据web服务器的权重来分配前端请求。

为web服务器设置不同权重，哪台服务器配置好，权重就多一点。

类似于Nginx负载局哼算法的ip_hash。

4.3 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

4.4 SH (Source Hashing)

基于来源访问调度算法，用于一些有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。

  • 当第一个用户第二次访问时会被继续指派到A,第二个用户第= _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-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。

4.5 uri

目的地址哈希，表示根据用户请求的URI做hash，做cdn时需要使用。（cdn：内容分发网络 ，边缘网络缓存加速）

url_hash 就是根据虚拟主机名称后面的目录。

4.6 url_ param

表示根据请求的URl参数'balance url_ param' requires an URL parameter name

4.7 hdr (name)

表示根据HTTP请求头来锁定每一次HTTP请求。

4.8 rdp-cookie (name)

表示根据cookie (name)来锁定并哈希每一次TCP请求。

5. haproxy提供了3种实现会话保持的方式

  1. 源地址hash

  2. 设置cookie

  3. 会话粘性表stick-table

5.1 HAProxy负教均衡策略非常多，常见的有如下8种:

负载均衡策略含义
roundrobin表示简单的轮询
static-rr表示根据权重
leastconn表示最少连接者先处理
source表示根据请求源IP
uri表示根据请求的URI，做cdn需使用
url_param表示根据请求的URl参数'balance url _param’ requires an URI parameter name
hdr(name)表示根据HTTP请求头来锁定每一次HTTP请求
rdp-cookie(name)表示根据cookie(name)来锁定并哈希每一次TCP请求。

5.2 Nginx的优点:

  • 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，速度比传统的squid服务器更快，很多场景下都将其作为正向代理加速器。
  • 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。

5.3 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。
5.4 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opu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IO的性能不会收到大流量的影响
  • 应用范围较广，因为IVS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。
5.5 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。
  • 如果超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。
5.6 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得保持，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根LVS类似，本身就只是一款负载均衡软件，单纯从效率来讲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
5.7 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。

  • 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，但是对群集节点健康检查功能不强，性能没有Haproxy好。

6. 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

haproxy-1.5.19.tar.gz

2.编译安装 Haproxy
yum install -y pcre-devel bzip2-devel gcc gcc-c++ make

tar zxvf haproxy-1.5.19.tar.gz
cd haproxy-1.5.19/
make TARGET=linux2628 ARCH=x86_64
make install

---------------------参数说明---------------------------------------------------------------------------
TARGET=linux26	#内核版本，
#使用uname -r查看内核，如：2.6.18-371.el5，此时该参数用TARGET=linux26；kernel大于2.6.28的用TARGET=linux2628

ARCH=x86_64 	#系统位数，64位系统
----------------------------------------------------------------------------------------------------------

3.Haproxy服务器配置
mkdir /etc/haproxy
cp examples/haproxy.cfg /etc/haproxy/

QQ截图20221017170906.png

3.Haproxy服务器配置
mkdir /etc/haproxy
cp examples/haproxy.cfg /etc/haproxy/

cd /etc/haproxy/
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
--4~5行--修改，定义haproxy日志输出设置和日志级别，local0为日志设备，默认存放到系统日志常和操作系统配置有关
		log /dev/log   local0 info		#修改
        log /dev/log   local0 notice	#修改
        #log loghost    local0 info
        maxconn 4096			#最大连接数，需考虑ulimit -n限制，推荐使用10240
--8行--注释，chroot运行路径，为该服务自设置的根目录，一般需将此行注释掉
        #chroot /usr/share/haproxy
        uid 99					#用户UID
        gid 99					#用户GID
        daemon					#守护进程模式
		nbproc 1				#添加，设置并发进程数，建议与当前服务器CPU核数相等或为其2倍

defaults   	#配置默认参数，这些参数可以被用到Listen，frontend，backend组件     
		log     global			#引入global定义的日志格式
        mode    tcp				#模式为tcp（7层代理http，4层代理tcp）
		option  http-keep-alive #使用keepAlive连接
		option forwardfor       #记录客户端IP在X-Forwarded-For头域中
        option  httplog			#开启httplog，HAProxy会记录更丰富的请求信息
        option  dontlognull		#不记录健康检查日志信息
        retries 3				#检查节点服务器失败次数，连续达到三次失败，则认为节点不可用
        redispatch				#当服务器负载很高时，自动结束当前队列处理比较久的连接
        maxconn 2000			#最大连接数，“defaults”中的值不能超过“global”段中的定义
        #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 10s 	#默认http请求超时时间，从连接创建开始到从后端服务器读取完整HTTP请求的超时时间，用于避免类DoS攻击
        timeout queue 1m   		#默认队列超时时间
        timeout connect 10s		#默认连接超时时间，新版本中替代contimeout，该参数向后兼容
        timeout client 1m		#默认客户端超时时间，新版本中替代clitimeout，该参数向后兼容
        timeout server 1m		#默认服务器超时时间，新版本中替代srvtimeout，该参数向后兼容
        timeout http-keep-alive 10s		#默认持久连接超时时间
        timeout check 10s		#设置心跳检查超时时间


--删除下面所有listen项--，添加
listen  webcluster 0.0.0.0:80	#haproxy实例状态监控部分配置，定义一个名为webcluster的应用
        option httpchk GET /test.html	#检查服务器的test.html文件
        balance roundrobin				#负载均衡调度算法使用轮询算法roundrobin
        server inst1 192.168.85.60:80 check inter 2000 fall 3		#定义在线节点
        server inst2 192.168.85.70:80 check inter 2000 fall 3
		
---------------------参数说明---------------------------------------------------------------------------
balance roundrobin		#负载均衡调度算法
#轮询算法：roundrobin；最小连接数算法：leastconn；来源访问调度算法：source，类似于nginx的ip_hash

check 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
fall 3					#表示连续三次检测不到心跳频率则认为该节点失效
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”，表示为主节点，和其它在线节点共同提供服务。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
balance roundrobin ：指定负载均衡调度算法为rr轮询  #轮询算法: roundrobin;  #最小连接数算法: leastconn;  #来源访问调度算法: source，源地址哈希，类似于nginx的ip_hash  ​  instl ：为服务器名称，可以自定义，可以使用主机名或域名来管理。  ​  check 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 : 表示连续2次检测成功后，则会认为server UP，恢复该节点。  因为默认为2次，这一项可以省略不设置。（隔离节点后也会进行健康检查，连续2次检测成功后就会恢复）  ​  fall 3 ：表示连续三次检测不到心跳频率则认为该节点失效。  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"，表示为主节点，和其它在线节点共同提供服务。

QQ截图20221017233008.png

QQ截图20221017233016.png

4.添加haproxy 系统服务
cp /opt/haproxy-1.5.19/examples/haproxy.init /etc/init.d/haproxy
chmod +x haproxy
chkconfig --add /etc/init.d/haproxy

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

QQ截图20221017170917.png

6.2 部署两台节点服务器

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 ww web" > /usr/local/nginx/html/test.html

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

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

nginx      #启动nginx 服务

6.3 日志管理

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，要将haproxy的info及notice日志分别记录到不同的日志文件中。（其他级别的日志仍记录在系统日志/var/log/messages中；因为error日志较少，故一般不做分离）

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。

使用rainerscript语言编写，适用于复杂环境

方法一

 1、#修改配置文件
 vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
 global
     1og /dev/log local0 info      #修改这两行，定义haproxy日志输出设备和日志级别
     log /dev/log local0 notice
     
 service haproxy restart     #重启haproxy服务
 ​
 2、#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/目录下，rsyslog启动时会自动加载此目录下的所有配置文件。
 cd /var/log/
 mkdir haproxy   #创建haproxy日志文件的存放目录/var/log/haproxy
 ​
 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中；
 将notice日志记录到/var/log/haproxy/haproxy-notice.log中。
 "&~"表示当日志写入到日志文件后，rsyslog停止处理这个信息。
 ​
 3. # 重启日志服务
 systemctl restart rsyslog.service 
  
 4. #查看haproxy的访问请求日志信息
 访问网页后查看日志
 tail -f /var/log/haproxy/haproxy-info.log

方法二

 1、#修改配置文件
 vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
 global
     1og /dev/log local0 info      #将info日志存放到local0对应的路径中
     log /dev/log local6 notice    #将notice日志存放到local6对应的路径中
 ​
 ​
 2、#设置local0和local6对应的日志路径
 mkdir /var/log/haproxy   #创建haproxy日志文件的存放目录/var/log/haproxy
 ​
 vim /etc/rsyslog.d/haproxy.conf
 local0.*        /var/log/haproxy/haproxy-info.log
 local1.*        /var/log/haproxy/haproxy-notice.log
 ​
 #如果不加下面的的配置则除了在/var/log/haproxy/中写入日志外，也会写入messages文件。
 vim /etc/sysconfig/rsyslog
 SYSLOGD_OPTIONS="-r -m 0 -c 2"    #-r 开启远程日志；-m 0 标记时间戳，单位是分钟，为0时，表示禁用该功能；-c 2 使用兼容模式，默认是 -c 5
 ​
 3、#重启haproxy服务和日志服务
 systemctl restart rsyslog.service 
 service haproxy restart
 ​
 4、#查看haproxy的访问请求日志信息
 访问网页后查看日志
 tail -f /var/log/haproxy/haproxy-info.log

总结：

LVS Haproxy Nginx区别：

负载均衡性能               LVS最好>  Haproxy 其次 > Nginx 弱于其它两种
基于什么实现的负载均衡？    LVS基于系统内核   Nginx和Haproxy基于应用程序
支持的代理类型             LVS只能实现4层代理转发（不支持正则），Nginx和Haproxy都能实现4层和7层的代理转发（支持正则）
对节点的健康检查           LVS只能对端口进行检查（主动的），Nginx只能被动对端口进行检查，Haproxy支持端口，url，脚本等多种检查（主动的）
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