负载均衡简介
负载均衡：Load Balance，简称LB，是一种服务或基于硬件设备等实现的高可用反向代理技术，负载均 衡将特定的业务(web服务、网络流量等)分担给指定的一个或多个后端特定的服务器或设备，从而提高了 公司业务的并发处理能力、保证了业务的高可用性、方便了业务后期的水平动态扩展
为什么使用负载均衡
- Web服务器的动态水平扩展–>对用户无感知
- 增加业务并发访问及处理能力–>解决单服务器瓶颈问题
- 节约公网IP地址–>降低IT支出成本
- 隐藏内部服务器IP–>提高内部服务器安全性
- 配置简单–>固定格式的配置文件
- 功能丰富–>支持四层和七层，支持动态下线主机
- 性能较强–>并发数万甚至数十万
负载均衡类型
四层：
LVS：Linux Virtual Server Nginx：1.9版之后 HAProxy：High Availability Proxy
七层：
HAProxy Nginx
应用场景
四层：Redis、Mysql、RabbitMQ、Memcache等 七层：Nginx、Tomcat、Apache、PHP、图片、动静分离、API等
HAProxy介绍
HAProxy是法国开发者 威利塔罗(Willy Tarreau) 在2000年使用C语言开发的一个开源软件，是一款具 备高并发(一万以上)、高性能的TCP和HTTP负载均衡器，支持基于cookie的持久性，自动故障切换，支 持正则表达式及web状态统计。
历史版本更新功能：1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4-dev 1.8：多线程，HTTP/2缓存…… 1.7：服务器动态配置，多类型证书…… 1.6：DNS解析支持，HTTP连接多路复用…… 1.5：开始支持SSL，IPV6，会话保持……
支持功能：
TCP 和 HTTP反向代理 SSL/TSL服务器 可以针对HTTP请求添加cookie，进行路由后端服务器 可平衡负载至后端服务器，并支持持久连接 支持所有主服务器故障切换至备用服务器 支持专用端口实现监控服务 支持停止接受新连接请求，而不影响现有连接 可以在双向添加，修改或删除HTTP报文首部 响应报文压缩 支持基于pattern实现连接请求的访问控制 通过特定的URI为授权用户提供详细的状态信息
支持http反向代理 支持动态程序的反向代理 支持基于数据库的反向代理
不具备的功能：
正向代理--squid，nginx 缓存代理--varnish web服务--nginx、tengine、apache、php、tomcat UDP--目前不支持UDP协议 单机性能--相比LVS性能较差
编译安装HA proxy
HAProxy 支持基于lua实现功能扩展，编译安装前，先安装lua环境
[root@centos7-liyj ~]#yum install gcc readline-devel [root@centos7-liyj ~]#wget http://www.lua.org/ftp/lua-5.3.5.tar.gz #现在lua包 --2022-06-12 11:17:22-- http://www.lua.org/ftp/lua-5.3.5.tar.gz Resolving www.lua.org (www.lua.org)... 88.99.213.221, 2a01:4f8:10a:3edc::2 Connecting to www.lua.org (www.lua.org)|88.99.213.221|:80... connected. HTTP request sent, awaiting response... 200 OK Length: 303543 (296K) [application/gzip] Saving to: ‘lua-5.3.5.tar.gz’ 100%[===============================================================================>] 303,543 92.2KB/s in 3.2s 2022-06-12 11:17:26 (92.2 KB/s) - ‘lua-5.3.5.tar.gz’ saved [303543/303543] [root@centos7-liyj ~]#tar xf lua-5.3.5.tar.gz -C /usr/local/src [root@centos7-liyj ~]#cd /usr/local/src/lua-5.3.5/ [root@centos7-liyj /usr/local/src/lua-5.3.5]#make linux test #安装数据包 [root@centos7-liyj /usr/local/src/lua-5.3.5]#src/lua -v #查看编译的版本 Lua 5.3.5 Copyright (C) 1994-2018 Lua.org, PUC-Rio
编译安装HAproxy
[root@centos7-liyj ~]#yum -y install gcc openssl-devel pcre-devel systemd-devel [root@centos7-liyj ~]#wget https://www.haproxy.org/download/2.1/src/haproxy-2.1.3.tar.gz #下载haproxy安装包 --2022-06-12 11:44:53-- https://www.haproxy.org/download/2.1/src/haproxy-2.1.3.tar.gz Resolving www.haproxy.org (www.haproxy.org)... 51.15.8.218, 2001:bc8:35ee:100::1 Connecting to www.haproxy.org (www.haproxy.org)|51.15.8.218|:443... connected. HTTP request sent, awaiting response... 200 OK Length: 2675529 (2.6M) [application/x-tar] Saving to: ‘haproxy-2.1.3.tar.gz’ 100%[===============================================================================>] 2,675,529 1.46MB/s in 1.7s 2022-06-12 11:44:56 (1.46 MB/s) - ‘haproxy-2.1.3.tar.gz’ saved [2675529/2675529] [root@centos7-liyj ~]#tar xf haproxy-2.1.3.tar.gz -C /usr/local/src/ [root@centos7-liyj ~]#cd /usr/local/src/haproxy-2.1.3/
编译安装文件
[root@centos7-liyj /usr/local/src/haproxy-2.1.3]#make ARCH=x86_64 TARGET=linux-glibc USE_PCRE=1 USE_OPENSSL=1 USE_ZLIB=1 USE_SYSTEMD=1 USE_LUA=1 LUA_INC=/usr/local/src/lua-5.3.5/src/ LUA_LIB=/usr/local/src/lua-5.3.5/src/ [root@centos7-liyj /usr/local/src/haproxy-2.1.3]#make install PREFIX=/usr/local/haproxy
[root@centos7-liyj /usr/local/src/haproxy-2.1.3]#ln -s /usr/local/haproxy/sbin/haproxy /usr/sbin/
查看生成的文件
[root@centos7-liyj /usr/local/src/haproxy-2.1.3]#tree /usr/local/haproxy/
/usr/local/haproxy/
├── doc
│ └── haproxy
│ ├── 51Degrees-device-detection.txt
│ ├── architecture.txt
│ ├── close-options.txt
│ ├── configuration.txt
│ ├── cookie-options.txt
│ ├── DeviceAtlas-device-detection.txt
│ ├── intro.txt
│ ├── linux-syn-cookies.txt
│ ├── lua.txt
│ ├── management.txt
│ ├── netscaler-client-ip-insertion-protocol.txt
│ ├── network-namespaces.txt
│ ├── peers.txt
│ ├── peers-v2.0.txt
│ ├── proxy-protocol.txt
│ ├── regression-testing.txt
│ ├── seamless_reload.txt
│ ├── SOCKS4.protocol.txt
│ ├── SPOE.txt
│ └── WURFL-device-detection.txt
├── sbin
│ └── haproxy
└── share
└── man
└── man1
└── haproxy.1
准备haproxy 启动文件
[root@centos7-liyj ~]#vim /usr/lib/systemd/system/haproxy.service [root@centos7-liyj ~]#cat /usr/lib/systemd/system/haproxy.service [Unit] Description=HAProxy Load Balancer After=syslog.target network.target [Service] ExecStartPre=/usr/sbin/haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -c -q ExecStart=/usr/sbin/haproxy -Ws -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -p /var/lib/haproxy/haproxy.pid ExecReload=/bin/kill -USR2 $MAINPID LimitNOFILE=100000 [Install] WantedBy=multi-user.target
配置文件
[root@centos7-liyj ~]#vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
[root@centos7-liyj ~]#cat /etc/haproxy/haproxy.cfg
global
maxconn 100000
chroot /usr/local/haproxy #安装路径
stats socket /var/lib/haproxy/haproxy.sock mode 600 level admin
#uid 99
#gid 99
user haproxy
group haproxy
daemon
#nbproc 4
#cpu-map 1 0
#cpu-map 2 1
#cpu-map 3 2
#cpu-map 4 3
pidfile /var/lib/haproxy/haproxy.pid
log 127.0.0.1 local2 info
defaults
option http-keep-alive
option forwardfor
maxconn 100000
mode http
timeout connect 300000ms
timeout client 300000ms
timeout server 300000ms
listen stats
mode http
bind 0.0.0.0:9999
stats enable
log global
stats uri /haproxy-status
stats auth haadmin:123456 #状态页的登录账号密码
listen web_port
bind 10.0.0.7:80
mode http
log global
server web1 127.0.0.1:8080 check inter 3000 fall 2 rise 5
启动haproxy
[root@centos7-liyj ~]#mkdir /var/lib/haproxy [root@centos7-liyj ~]#useradd -r -s /sbin/nologin -d /var/lib/haproxy haproxy [root@centos7-liyj ~]#systemctl enable --now haproxy
验证haproxy状态
[root@centos7-liyj ~]#systemctl status haproxy
● haproxy.service - HAProxy Load Balancer
Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/haproxy.service; enabled; vendor preset: disabled)
Active: active (running) since Sun 2022-06-12 12:14:06 CST; 2min 17s ago
Process: 2246 ExecStartPre=/usr/sbin/haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -c -q (code=exited, status=0/SUCCESS)
Main PID: 2248 (haproxy)
CGroup: /system.slice/haproxy.service
├─2248 /usr/sbin/haproxy -Ws -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -p /var/lib/haproxy/haproxy.pid
└─2250 /usr/sbin/haproxy -Ws -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -p /var/lib/haproxy/haproxy.pid
Jun 12 12:14:06 centos7-liyj systemd[1]: Starting HAProxy Load Balancer...
Jun 12 12:14:06 centos7-liyj systemd[1]: Started HAProxy Load Balancer.
Jun 12 12:14:06 centos7-liyj haproxy[2248]: [NOTICE] 162/121406 (2248) : New worker #1 (2250) forked
Jun 12 12:14:06 centos7-liyj haproxy[2248]: [WARNING] 162/121406 (2250) : Server web_port/web1 is DOWN, reason: L...ueue.
Jun 12 12:14:06 centos7-liyj haproxy[2248]: [ALERT] 162/121406 (2250) : proxy 'web_port' has no server available!
[root@centos7-liyj ~]#pstree -p |grep haproxy
|-haproxy(2248)---haproxy(2250)---{haproxy}(2251)
基础配置详解
官方文档 http://cbonte.github.io/haproxy-dconv/
HAproxy 的配置文件haproxy.cfg 由两大部分组成，分别是gobal和proxies部分
- global：全局配置段
进程及安全配置相关的参数 性能调整相关参数 Debug参数
- proxies：代理配置段
defaults：为frontend, backend, listen提供默认配置
frontend：前端，相当于nginx中的server {}
backend：后端，相当于nginx中的upstream {}
listen：同时拥有前端和后端配置,配置简单,生产推荐使用
global配置参数说明
chroot #锁定运行目录 deamon #以守护进程运行 stats socket /var/lib/haproxy/haproxy.sock mode 600 level admin process 1 #socket文件 user, group, uid, gid #运行haproxy的用户身份 nbproc n #开启的haproxy worker 进程数，默认进程数是一个 #nbthread 1 #和多进程 nbproc配置互斥（版本有关,CentOS8的haproxy1.8无此问题）,指定每个haproxy进程开启的线程数，默认为每个进程一个线程 #如果同时启用nbproc和nbthread 会出现以下日志的错误，无法启动服务
Apr 7 14:46:23 haproxy haproxy: [ALERT] 097/144623 (1454) : config : cannot enable multiple processes if multiple threads are configured. Please use either nbproc or nbthread but not both.
cpu-map 1 0 #绑定haproxy worker 进程至指定CPU，将第1个work进程绑定至0号CPU cpu-map 2 1 #绑定haproxy worker 进程至指定CPU，将第2个work进程绑定至1号CPU maxconn n #每个haproxy进程的最大并发连接数 maxsslconn n #每个haproxy进程ssl最大连接数,用于haproxy配置了证书的场景下 maxconnrate n #每个进程每秒创建的最大连接数量 spread-checks n #后端server状态check随机提前或延迟百分比时间，建议2-5(20%-50%)之间，默认值0 pidfile #指定pid文件路径 log 127.0.0.1 local2 info #定义全局的syslog服务器；日志服务器需要开启UDP协议，最多可以定义两个
HAProxy日志配置
HAproxy本身不记录客户端的访问日志.此外为减少服务器负载,一般生产中HAProxy不记录日志. 也可以配置HAProxy利用rsyslog服务记录日志到指定日志文件中
HAProxy配置
#在global配置项定义：
log 127.0.0.1 local{1-7} info #基于syslog记录日志到指定设备，级别有(err、warning、info、debug)
listen web_port
bind 127.0.0.1:80
mode http
log global #开启当前web_port的日志功能，默认不记录日志
server web1 127.0.0.1:8080 check inter 3000 fall 2 rise 5
# systemctl restart haproxy
Rsyslog配置
vim /etc/rsyslog.conf $ModLoad imudp $UDPServerRun 514 ...... local3.* /var/log/haproxy.log ...... # systemctl restart rsyslog
Proxies配置
defaults [<name>] #默认配置项，针对以下的frontend、backend和listen生效，可以多个name也可以没有name frontend <name> #前端servername，类似于Nginx的一个虚拟主机 server和LVS服务集群。 backend <name> #后端服务器组，等于nginx的upstream和LVS中的RS服务器 listen <name> #将frontend和backend合并在一起配置，相对于frontend和backend配置更简洁，生产常用 注意：name字段只能使用大小写字母，数字，‘-’(dash)，'_‘(underscore)，'.' (dot)和 ':'(colon)，并且严 格区分大小写
Proxies配置-defaults
defaults 配置参数：
option redispatch #当server Id对应的服务器挂掉后，强制定向到其他健康的服务器，重新派发 option abortonclose #当服务器负载很高时，自动结束掉当前队列处理比较久的连接，针对业务情况选择开启 option http-keep-alive #开启与客户端的会话保持 option forwardfor #透传客户端真实IP至后端web服务器 mode http|tcp #设置默认工作类型,使用TCP服务器性能更好，减少压力 timeout http-keep-alive 120s #session 会话保持超时时间，此时间段内会转发到相同的后端服务器 timeout connect 120s #客户端请求从haproxy到后端server最长连接等待时间(TCP连接之前)，默认单位ms timeout server 600s #客户端请求从haproxy到后端服务端的请求处理超时时长(TCP连接之后)，默认单位ms，如果超时，会出现502错误，此值建议设置较大些，访止502错误 timeout client 600s #设置haproxy与客户端的最长非活动时间，默认单位ms，建议和timeoutserver相同 timeout check 5s #对后端服务器的默认检测超时时间 default-server inter 1000 weight 3 #指定后端服务器的默认设置
Proxies配置-listen 简化配置
使用listen替换 frontend和backend的配置方式，可以简化设置，通常只用于TCP协议的应用
#官网业务访问入口 listen WEB_PORT_80 bind 10.0.0.7:80 mode http option forwardfor server web1 10.0.0.17:8080 check inter 3000 fall 3 rise 5 server web2 10.0.0.27:8080 check inter 3000 fall 3 rise 5
Proxies配置-frontend
frontend 配置参数：
bind： #指定HAProxy的监听地址，可以是IPV4或IPV6，可以同时监听多个IP或端口，可同时用于listen字段中
#格式： bind [<address>]:<port_range> [, ...] [param*]
#注意：如果需要绑定在非本机的IP，需要开启内核参数：net.ipv4.ip_nonlocal_bind=1
backlog <backlog> #针对所有server配置,当前端服务器的连接数达到上限后的后援队列长度，注意：不支持backend
Proxies配置-backend
定义一组后端服务器，backend服务器将被frontend进行调用。
注意: backend 的名称必须唯一,并且必须在listen或frontend中事先定义才可以使用,否则服务无法启动
mode http|tcp #指定负载协议类型,和对应的frontend必须一致 option #配置选项 server #定义后端real server,必须指定IP和端口
注意：option后面加 httpchk，smtpchk,mysql-check,pgsql-check，ssl-hello-chk方法，可用于实现更 多应用层检测功能。
server 配置
#针对一个server配置 check #对指定real进行健康状态检查，如果不加此设置，默认不开启检查,只有check后面没有其它配置也可以启用检查功能 #默认对相应的后端服务器IP和端口,利用TCP连接进行周期性健康性检查,注意必须指定端口才能实现健康性检查 addr <IP> #可指定的健康状态监测IP，可以是专门的数据网段，减少业务网络的流量 port <num> #指定的健康状态监测端口 inter <num> #健康状态检查间隔时间，默认2000 ms fall <num> #后端服务器从线上转为线下的检查的连续失效次数，默认为3 rise <num> #后端服务器从下线恢复上线的检查的连续有效次数，默认为2 weight <weight> #默认为1，最大值为256，0(状态为蓝色)表示不参与负载均衡，但仍接受持久连接 backup #将后端服务器标记为备份状态,只在所有非备份主机down机时提供服务，类似 Sorry Server disabled #将后端服务器标记为不可用状态，即维护状态，除了持久模式，将不再接受连接,状态为深黄色,优雅下线,不再接受新用户的请求 redirect prefix http://www.baidu.com/ #将请求临时(302)重定向至其它URL，只适用于http模式 redir http://www.baidu.com #将请求临时(302)重定向至其它URL，只适用于http模式 maxconn <maxconn> #当前后端server的最大并发连接数
frontend+backend 配置实例
frontend magedu-test-http bind :80,:8080 mode tcp use_backend magedu-test-http-nodes backend magedu-test-http-nodes mode tcp default-server inter 1000 weight 6 server web1 10.0.0.17:80 weight 2 check addr 10.0.0.117 port 8080 server web1 10.0.0.27:80 check #官网业务访问入口 frontend WEB_PORT_80 bind 10.0.0.7:80 mode http use_backend web_prot_http_nodes backend web_prot_http_nodes mode http option forwardfor server 10.0.0.17 10.0.0.17:8080 check inter 3000 fall 3 rise 5 server 10.0.0.27 10.0.0.27:8080 check inter 3000 fall 3 rise 5
使用子配置文件保存配置
当业务众多时，将所有配置都放在一个配置文件中，会造成维护困难。可以考虑按业务分类，将配置信 息拆分，放在不同的子配置文件中，从而达到方便维护的目的。
注意: 子配置文件的文件后缀必须为.cfg
#创建子配置目录 [root@centos7 ~]#mkdir /etc/haproxy/conf.d/
#创建子配置文件，注意：必须为cfg后缀非.开头的配置文件 [root@centos7 ~]#vim /etc/haproxy/conf.d/test.cfg listen WEB_PORT_80 bind 10.0.0.7:80 mode http balance roundrobin server web1 10.0.0.17:80 check inter 3000 fall 2 rise 5 server web2 10.0.0.27:80 check inter 3000 fall 2 rise 5
#添加子配置目录到unit文件中 [root@centos7 ~]#vim /lib/systemd/system/haproxy.service [Unit] Description=HAProxy Load Balancer After=syslog.target network.target [Service] #修改下面两行 ExecStartPre=/usr/sbin/haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -f /etc/haproxy/conf.d/ -c -q ExecStart=/usr/sbin/haproxy -Ws -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -f /etc/haproxy/conf.d/ -p /var/lib/haproxy/haproxy.pid ExecReload=/bin/kill -USR2 $MAINPID [Install] WantedBy=multi-user.target [root@centos7 ~]#systemctl daemon-reload [root@centos7 ~]#systemctl restart haproxy
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