负载均衡群集---Haproxy

目录

一、HAproxy

一、概念

二、核心作用

三、主要功能特性

四、应用场景

五、优势与特点

二、 案例分析

1. 案例概述

2. 案例前置知识点

（1）HTTP 请求

（2）负载均衡常用调度算法

（3）常见的 web 群集调度器

三、实验案例（HAproxy 搭建Web群集）

一、HAproxy

一、概念

HAProxy 是一款 开源、高性能的负载均衡与反向代理工具，基于 C 语言 开发，支持 四层（传输层） 和 七层（应用层） 流量处理，广泛用于高并发场景下的服务调度、流量分发和系统高可用性保障。

  • 核心定位：介于客户端和后端服务器之间的中间层，将客户端请求均匀分配到多个后端服务器，同时监控服务器状态，确保请求高效、可靠地处理。
  • 官网：www.haproxy.org
二、核心作用
  1. 负载均衡（Load Balancing）
    • 将客户端请求按预设算法（如轮询、最少连接、源 IP 哈希等）分发到多个后端服务器，避免单点压力过大，提升系统吞吐量。
  2. 高可用性（High Availability）
    • 通过 健康检查（如定期发送心跳包）实时监测后端服务器状态，自动隔离故障节点，待节点恢复后重新纳入负载均衡池，保障服务连续性。
  3. 会话保持（Session Persistence）
    • 基于 Cookie、源 IP 或请求头 等信息，将同一用户的请求固定路由到同一后端服务器，确保会话状态一致（如登录用户的请求始终由同一服务器处理）。
  4. 协议处理与转发
    • 四层代理：处理 TCP/UDP 流量，基于 IP + 端口转发（如数据库、Redis 服务）。
    • 七层代理：解析 HTTP/HTTPS 协议，基于 URL、Header、Cookie 等应用层信息精细化路由（如 Web 服务、API 网关）。
  5. 流量优化与安全
    • 支持 HTTP 压缩、SSL 卸载（HTTPS 解密）、请求缓存，减少服务器负载；
    • 提供基本的 ACL（访问控制列表），阻挡恶意流量（如限制特定 IP 访问）。
三、主要功能特性
特性说明
多模式支持- TCP 模式（四层）：适用于任意基于连接的协议（如 MySQL、MQ）；
- HTTP 模式（七层）：支持 HTTP/HTTPS 协议解析与处理。
负载均衡算法支持轮询（Round Robin）、最少连接（Least Connections）、源 IP 哈希（Source Hash）、URI 哈希等多种算法。
健康检查机制支持 HTTP/HTTPS、TCP、ICMP 等协议的健康检查，可自定义检查频率、超时时间。
动态配置与热更新支持通过配置文件或 API 动态调整后端服务器列表，无需重启服务即可生效。
监控与统计内置 stats 页面，实时展示请求量、错误率、服务器状态等指标，便于运维监控。
连接管理优化支持连接复用（Keep-Alive）、连接队列管理，减少 TCP 三次握手开销，提升并发性能。
四、应用场景
  1. Web 服务负载均衡
    • 作为 Web 服务器（如 Nginx、Tomcat）的前端代理，按 URL 路径、用户地域等规则分流请求。
  2. API 网关与微服务架构
    • 在微服务架构中，对 API 请求进行路由、流量控制和熔断处理，保障服务稳定性。
  3. TCP 协议服务代理
    • 为数据库（如 MySQL、PostgreSQL）、消息队列（如 Kafka、RabbitMQ）提供四层负载均衡，提升连接效率。
  4. 混合架构中的中间层
    • 常与 LVS（四层负载均衡） 结合使用：LVS 作为流量入口进行初步分发，HAProxy 作为二级代理进行七层精细化处理。
五、优势与特点
  • 高性能：单台服务器可支持数万并发连接，吞吐量接近硬件负载均衡器（如 F5）。
  • 轻量级与灵活性：配置简单，支持复杂路由逻辑，适合中小规模集群和复杂业务场景。
  • 稳定性：在金融、电商等对可用性要求高的行业中广泛使用（如 GitHub、Spotify 等）。
  • 开源免费：社区活跃，文档丰富，支持二次开发。

典型架构 ：

客户端 <----> HAProxy（负载均衡与代理） <----> 后端服务器集群（Web/API/数据库）↑└── 健康检查 & 动态调度

二、 案例分析

1. 案例概述

HAproxy 是目前比较流行的群集调度工具，同类群集调度有很多，如LVS和Nginx.

LVS性能最好，但部署复杂；Nginx的upstream 模块支持群集功能但对群集节点健康检查功能不强，高并发性能没有HAproxy好。

2. 案例前置知识点

（1）HTTP 请求

通过 URL 访问网站使用协议是HTTP协议，称为HTTP请求。

请求方式常见为GET和POST方式。当访问时，会根据请求URL返回状态码。

关键步骤：

  1. 客户端发送 HTTP 请求（方法 + URL + Headers + Body）

  2. 负载均衡器根据调度算法选择后端节点

  3. Web 服务器解析请求，访问缓存/数据库

  4. 生成响应（状态码 + Headers + HTML/JSON）

（2）负载均衡常用调度算法

算法原理适用场景案例选择
轮询 (RR)按序分配请求服务器性能均衡静态资源分发
加权轮询 (WRR)根据权重分配请求服务器性能差异大Web 服务器集群
最小连接 (LC)优先选择当前连接数最少的节点长连接服务（如数据库）Redis 访问
IP 哈希 (SH)相同 IP 固定分配到同一节点需要会话保持的场景用户购物车

（3）常见的 web 群集调度器

类型代表工具工作层级案例应用特点
四层调度器LVS传输层入口流量分发高性能，支持百万并发
七层调度器Nginx应用层HTTP/HTTPS 请求处理支持 URL 重写、SSL 卸载
云原生调度Kubernetes Ingress应用层容器化环境自动扩缩容，服务发现

三、实验案例（HAproxy 搭建Web群集）

环境：Web：102 103   代理服务器：101

部署 ：

#web部署
102 103：
dnf -y install httpd
systemctl stop firewalld
systemctl distable firewalld
setenforce 0101：
echo "test2">/var/www/html/index.html
102：
echo "test3">/var/www/html/index.htmlsystemctl restart httpd
systemctl enable httpd
#HA代理部署
-测试网站 curl 192.168.10.102/103
-安装haproxy
dnf -y install haproxy#日志文件  /var/log/messages-配置文件
vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
====================================
globallog         127.0.0.1 local2chroot      /var/lib/haproxy   //禁锢目录pidfile     /var/run/haproxy.pid    //pid文件，运行时生成user        haproxy    //用户group       haproxy     //用户组daemon       //守护进程maxconn     4000   //最大连接数defaults     //默认模式，决定haproxy工作在哪一层mode                    httplog                     global   //日志记录为全局模式option                  httplog   //开启 HTTP 格式的日志记录option                  dontlognull   //不记录空值相关的日志retries                 3     //默认重试次数timeout http-request    5s   // HTTP 请求超时时间timeout queue           1m     //等待时间timeout connect         5s     //规定连接建立的超时时间timeout client          1m		//客户端连接的超时时间timeout server          1m		//服务器端连接的超时时间timeout http-keep-alive 5s   	//持久连接超时时间timeout check           5s    //检查的超时时间maxconn                 3000   //最大并发连接数#删除defaults下面内容
配置新内容------
listen myweb   bind 0.0.0.0:80   //监听所有网卡的80端口（haproxy 的端口取决于监听的服务端口是多少它就是多少）option httpchk GET /index.html  //通过发送请求到服务器来进行健康检查balance roundrobin //负载均衡算法 为 轮询算法server inst1 192.168.10.102:80 check inter 2000 fall 3   //用于服务器相关配置或监测server inst2 192.168.10.103:80 check inter 2000 fall 3 #启动服务
systemctl start haproxy
#HA proxy 日志（默认在系统syslog日志中，不方便，单独定义出来）
配置文件
vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
globallog     127.0.0.1 local2log   	127.0.0.1 local3配置Rsyslog服务
vim /etc/rsyslog.d/haproxy.conf     //添加一个日志服务的配置文件
$ModLoad imudp
$UDPServerRun 514
local3.*/var/log/haproxy.log
&~      //标注参数的结束重启
systemctl restart haproxy
systemctl restart rsyslog测试日志信息
cat  /var/log/haproxy.log
tail -f /var/log/haproxy.log   （自动生成，重新访问网站会生成）会显示日志信息

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