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DAY 53 Haproxy负载均衡集群

OBS1 2023-07-09 20:00:02
简介DAY 53 Haproxy负载均衡集群

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。

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

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

Haproxy调度算法

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

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。

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

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

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

url_ param

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

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

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

使用Haproxy搭建web群集

实验环境：

Haproxy负载均衡器：192.168.137.10

Nginx1：192.168.137.15

Nginx2：192.168.137.20

客户端：192.168.137.100

Nginx服务器1：192.168.52.100

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service 
setenforce 0
 
#yum安装nginx
#配置nginx的yum仓库
cd /etc/yum.repos.d/
vim nginx.repo
------------------------------------
[nginx-stable]
name=nginx-stable
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
enabled=1
---------------------------------------
yum install nginx -y
#编辑站点文件
cd /usr/share/nginx/html/
vim index.html 
--------------------------
<h1>1</h1>
<img src="R-C.jpg" />
#启动nginx服务
systemctl start nginx
#查看主页
浏览器输入192.168.137.15

关闭防火墙 selinux 安装nginx服务

 编辑nginx站点内容

 编辑主页文件

开启nginx服务 并查看主页内容

 

 

 Nginx服务器2：192.168.137.20

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service 
setenforce 0
 
#yum安装nginx
#配置nginx的yum仓库
cd /etc/yum.repos.d/
vim nginx.repo
------------------------------------
[nginx-stable]
name=nginx-stable
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
enabled=1
---------------------------------------
yum install nginx -y
#编辑站点文件
cd /usr/share/nginx/html/
vim index.html 
--------------------------
<h1>2</h1>
<img src="R-C1.png" />
#启动nginx服务
systemctl start nginx
#查看主页
浏览器输入192.168.137.20

同nginx服务器1一样

Haproxy服务器：192.168.137.10 

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service 
setenforce 0
#安装依赖包
yum install -y pcre-devel bzip2-devel gcc gcc-c++ make
#上传haproxy依赖包并解压
cd /opt
tar zxvf haproxy-1.5.19.tar.gz 
#源码编译haproxy
cd haproxy-1.5.19/
make TARGET=linux2628 ARCH=x86_64
#安装haproxy
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
 
 
#haproxy服务器配置
---------------------------------
mkdir /etc/haproxy #创建配置文件目录
cp examples/haproxy.cfg /etc/haproxy/#备份
cd /etc/haproxy/
vim haproxy.cfg
---------------------------------
global #全局配置
--4~5行--修改，配置日志记录，local0为日志设备，默认存放到系统日志
        log /dev/log    local0 info        
        log /dev/log    local0 notice
        #log loghost    local0 info
        maxconn 4096                    #最大连接数，需考虑ulimit -n限制
--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        
        log     global              #引入global定义的日志格式
        mode    http                #模式为http（7层为http 4层代理为tcp）
        option  httplog             #日志类别为http日志格式
        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
        #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
        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             #定义一个名为webcluster的应用
        option httpchk GET /index.html    #检查服务器的index.html文件
        balance roundrobin                #负载均衡调度算法使用轮询算法roundrobin
        server inst1 192.168.137.15:80 check inter 2000 fall 3        #定义在线节点
        server inst2 192.168.137.20:80 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haproxy服务器和节点之间的一个心跳频率
fall3 #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，只有主节点失效该节点才会上。不携带“backup”，表示为主节点，和其它主节点共同提供服务。
 
 
#添加haproxy系统服务
ln -s /usr/local/sbin/haproxy /usr/sbin/   ​
#将haproxy.init文件复制到/etc/init.d/目录下，并改名为haproxy
cp /opt/haproxy-1.5.19/examples/haproxy.init /etc/init.d/haproxy
cd /etc/init.d/
chmod +x haproxy                          #增加文件的执行权限
chkconfig --add /etc/init.d/haproxy       #把haproxy加入系统服务管理中
​#启动haproxy
service haproxy start 或 /etc/init.d/haproxy start

编译安装haproxy

 haproxy服务器配置

添加服务

 客户端测试

 日志管理

将haproxy的info及notice日志分别记录到不同的日志文件
 
vim haproxy.cfg global
 
--4~5行--修改，配置日志记录，local0为日志设备，默认存放到系统日志
 
log /dev/log   local0 info      
 
log /dev/log   local0 notice
------------------------------
#重启服务
service haproxy restart
 
 
#修改rsyslog配置
 
需要修改rsyslog配置，为了便于管理，将haproxy相关的配置单独定义到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
 
cd /var/log
mkdir haproxy
cd /etc/rsyslog.d/
 
vim haproxy.conf                #创建新文件配置
 
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-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。
#重启日志服务
systemctl restart rsyslog.service
#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

风语者！平时喜欢研究各种技术，目前在从事后端开发工作，热爱生活、热爱工作。

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