LVS+Haproxy

一、Haproxy简介

Haproxy 是一个使用C语言编写的自由及开放源代码软件，其提供高可用性、负载均衡，以及基于TCP和HTTP的应用程序代理。

1.1、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

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，最大处理能力可达10Git/s
3. 支持多达8 种负载均衡算法，同时也支持会话保持
4. 支持虚拟主机功能，从而实现web负载均衡更加灵活
5. 支持连接拒绝、全透明代理等独特功能
6. 拥有强大的ACL支持，用于访问控制
7. 其独特的弹性二叉树数据结构，使数据结构的复杂性上升到了0（1），即数据的查询速度不会随着数据条目的增加而速度有所下降
8. 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量费，让多个请求在一个tcp连接中完成
9. 支持TCP加速，零复制功能，类似于mmap机制
10. 支持响应池（response buffering）
11. 支持RDP协议
12. 基于源的粘性，类似于nginx的ip_hash功能，把自同一客户端的请求在一定时间内始终调度到上游的同一服务器
13. 更好统计数据接口，其web接口显示后端冀全中各个服务器的接受、发送、拒绝、错误等数据的统计信息
14. 详细的健康状态检测，web接口中有关对上流服务器的健康检测状态，并提供了一定的管理功能
15. 基于流量的健康评估机制
16. 基于http认证
17. 基于命令行的管理接口
18. 日志分析器，可对日志进行分析

1.3、常见负载均衡策略

Haproxy支持多种调度算法，最常用的有8种
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

2）LC（Least Connections）
1.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
2.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
3.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
4.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
3.由于实际情况下A、B、C的连接数会动态释放，很难会出现一样连接数的情况
4.此算法相比较rr算法有很大改进，是米钱用到比较多的一种算法
3）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，第二个用户第二次访问时依旧会被指派到B，只要负载均衡器不重启，第一个用户都会被指派到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）uri
表示根据请求的URI,做cdn需使用
5）url_param
表示根据HTTP请求头来锁定每 一 次HTTP请求。

6）rdp—cookie（name）
表示根据据cookie （name）来锁定并哈希每一次TCP请求。

7） source
表示根据请求的源IP，类似Nginx的IP hash机制。

8） static-rr
表示根据权重，轮询

1.4、LVS、Haproxy、Nginx区别

• LVS基于Linux操作系统实现软负载均衡，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。而实现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、脚本等多种状态监测方式

• Haproxy功能强大，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

1.5、 Haproxy的优点

• Haproxy也是支持虚拟主机的

• Haproxy支持8种负载均衡器策略

• Haproxy的优点能补充nginx的一些缺点，比如支持Session的保持，Cookie的引导，同时支持通过获取指定url来检测后端服务器的状态

• Haproxy跟LVS类似，本身就只是一款负载均衡软件，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

• Haproxy支持TCP协议的负载均衡转发

1.6、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

• 硬件一般使用比较多的是F5，也有很多人使用国内的一些产品，如梭子鱼、绿盟等

二、Haproxy部署实例

Keepalived+Haproxy 实现负载均衡+动静分离
名称 IP地址

编译安装Haproxy

#获取安装包
wget https://www.haproxy.org/download/2.8/src/haproxy-2.8.3.tar.gz  
#解压
tar zxvf haproxy-2.8.3.tar.gz

cd haproxy-2.8.3/

#编译
make TARGET=linux31 PREFIX=/usr/local/haproxy 
make install PREFIX=/usr/local/haproxy


#新建管理用户
useradd -M -s /sbin/nologin haproxy

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

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修改Haproxy配置文件，配置前后端，分别处理动态资源和静态资源

#配置文件
vim haproxy.cfg

global		
    log 127.0.0.1 local0 info
    log 127.0.0.1 local1 warning	
	
    maxconn 30000


    pidfile     /var/run/haproxy.pid
    user haproxy
    group haproxy
    daemon
    spread-checks 2
    
defaults   
    log     global
    mode    http #七层代理
    option  http-keep-alive
    option  forwardfor
    option  httplog
    option  dontlognull
    option  redispatch
    option  abortonclose
    maxconn 20000
    retries 3
    timeout http-request 2s
    timeout queue 3s
    timeout connect 1s
    timeout client 10s
    timeout server 2s
    timeout http-keep-alive 10s
    timeout check 2s

#前端配置，根据用户的访问请求，跳转到对应的后端？
frontend http-in 
    #监听地址 
    bind *:80
    acl dynamic   path_end  -i .jsp
    use_backend tomcat_server if dynamic

    #都没匹配到，跳转到默认
    default_backend nginx_servers

backend tomcat_server
    balance roundrobin
    option http-server-close
    cookie HA_STICKY_dy insert indirect nocache
    server tomcat1 192.168.2.102:8080 cookie tomcat1 inter 2000 rise 2 fall 3
    server tomcat2 192.168.2.105:8080 cookie tomcat2 check
    

backend nginx_servers
    balance roundrobin
    #节点服务器根目录下要有此文件
    option httpchk     GET /test.html     
    server nginx1 192.168.2.103:80 check inter 2000 rise 2 fall 3
    server nginx2 192.168.2.104:80 check inter 2000 rise 2 fall 3

listen stats
    bind *:1080
    stats enable
    stats refresh 30s
    stats uri /stats
    stats realm HAProxy\ Stats
    stats auth admin:admin

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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#加入系统服务管理

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

#补充知识
chkconfig --list haproxy 
chkconfig --level 3 5 haproxy on 

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部署Tomcat并配置动态页面

#动态资源
tar xf ap..
cd ap..
mv ap..  /usr/local/tomcat 
mkdir /usr/local/tomcat/webapps/test
vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test1 page</title>   
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 1,https://blog.csdn.net/q2524607033?type=blog");%>
</body>
</html>


#Tomcat2 
vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test1 page</title>   
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 1,https://blog.csdn.net/q2524607033?type=blog");%>
</body>
</html>

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#启动tomcat，测试动态页面
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh

192.168.2.102:8080/test/index.jsp
192.168.2.105:8080/test/index.jsp

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安装keepalived

#安装keepalive
yum install -y keepalived


#写检测脚本
vim /etc/keepalived/ch.sh

#!/bin/bash
#使用killall -0检查haproxy实例是否存在，性能高于ps命令
if ! killall -0 haproxy; then
  systemctl stop keepalived
fi

chmod +x /etc/keepalived/check_haproxy.sh

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编写Keepalived配置文件，确定主备

#主服务器
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_HA1    #虚拟路由名称
}

#HAProxy健康检查配置
vrrp_script chk_haproxy {
    script "/etc/keepalived/ch.sh"    #指定健康检查脚本
    interval 2                                   #脚本运行周期
    weight 2                                     #每次检查的加权权重值
}

#虚拟路由配置
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER              #本机实例状态，MASTER/BACKUP，备机配置文件中设置BACKUP
    interface ens33           #本机网卡名称，使用ifconfig命令查看
    virtual_router_id 51      #虚拟路由编号，主备机保持一致
    priority 100              #本机初始权重，备机设置小于主机的值
    advert_int 1              #争抢虚地址的周期，秒
    virtual_ipaddress {
        192.168.2.188        #虚地址IP，主备机保持一致
    }
    track_script {
        chk_haproxy           #对应的健康检查配置
    }
}


systemctl start keepalived

ip addr

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备服务器的配置类似

效果测试
动静分离+负载均衡测试


高可用测试

四、日志定义优化

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。
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。
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1. #修改配置文件
vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
global
	    log 192.168.59.118      local6 info
    	log /dev/log            local0 notice
	
2. #修改rsyslog配置
vim /etc/rsyslog.conf
14 # Provides UDP syslog reception
15 $ModLoad imudp  #注释掉
16 $UDPServerRun 514   #注释掉
...
74 local6.*                                                /var/log/haproxy.log
 
 
3. # 重启服务
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.log 
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修改配置文件

修改rsyslog配置

重启服务


查看haproxy的访问请求日志信息