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高性能负载均衡器HAProxy全解析

news 2025/11/4 9:40:02

1、HAProxy简介

官网：http://www.haproxy.com

HAProxy 是法国人Willy Tarreau开发的一个开源软件，是一款应对客户端10000以上的同时连接的高性能的TCP和 HTTP负载均衡器。其功能是用来提供基于cookie的持久性，基于内容的交换，过载保护的高级流量管制，自动故障切换，以正则表达式为基础的标题控制运行时间，基于Web的报表，高级日志记录以帮助排除故障的应用或网络及其他功能。

HAProxy 提供高可用性、负载均衡以及基于TCP和HTTP的应用代理，支持虚拟主机，它是免费、快速并且可靠的一种负载均衡解决方案。适合处理高负载站点的七层数据请求。类似的代理服务可以屏蔽内部真实服务器，防止内部服务器遭受攻击。

2、HAProxy特点和优点：

支持原生SSL,同时支持客户端和服务器的SSL.
支持IPv6和UNIX套字节（sockets）
支持HTTP Keep-Alive
支持HTTP/1.1压缩，节省宽带
支持优化健康检测机制（SSL、scripted TCP、check agent…）
支持7层负载均衡。
可靠性和稳定性非常好。
并发连接 40000-50000个，单位时间处理最大请求 20000个，最大数据处理10Gbps.
支持8种负载均衡算法，同时支持session保持。
支持虚拟主机。
支持连接拒绝、全透明代理。
拥有服务器状态监控页面。
支持ACL（access control list）。

3、HAProxy保持会话的三种解决方法

HAProxy为了让同一客户端访问服务器可以保持会话。有三种解决方法：客户端IP、Cookie以及Session。

通过客户端IP 进行Hash计算并保存，以此确保当相同IP访问代理服务器可以转发给固定的真实服务器。
依靠真实服务器发送客户端的 Cookie信息进行会话保持。
将保存真实服务器的 Session 以及服务器标识，实现会话保持。

（HAProxy只要求后端服务器能够在网络联通，也没有像LVS那样繁琐的ARP配置）

4、HAProxy的balance 8种负载均衡算法

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）

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，很难会出现一样连接数的情况

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（资源标识符）

表示根据请求的URI,做cdn（内容分发网络）需使用

5）url_param（资源定位符）

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

5、HAProxy 主要工作模式

tcp模式：在客户端和服务器之间将建立一个全双工的连接，且不会对7层的报文做任何处理的简单模式。通常用于SSL、SSH、SMTP等应用层。

http模式（一般使用）：客户端请求在转发给后端服务器之前会被深度分析，所有不与RFC格式兼容的请求都会被拒绝。

6、 HAProxy 安装

6.1、通过 tar.gz 安装 HAProxy

1）准备好 HAProxy 安装包，传到/opt目录下

https://www.haproxy.org/#down

haproxy-2.9.5.tar.gz

2）解压到 /usr/local/src

tar -zxvf haproxy-2.9.5.tar.gz -C  /usr/local/src
cd /usr/local/src/haproxy-2.9.5/

3）查询系统内核版本

[root@localhost haproxy-2.9.5]# uname -r   
3.10.0-862.el7.x86_64

4）make 编译时，centos6.X 需要使用 TARGET=linux26 ，centos7.x 使用 linux31

[root@localhost haproxy-2.9.5]# make TARGET=linux31 PREFIX=/usr/local/haproxy [ARCH=x86_64]

5）安装到 /usr/local/haproxy 目录下

[root@localhost haproxy-2.9.5]# make install PREFIX=/usr/local/haproxy

6）创建目录、创建HAProxy配置文件

[root@localhost haproxy-2.9.5]# mkdir -p /usr/data/haproxy/
[root@localhost haproxy-2.9.5]# vim /usr/local/haproxy/haproxy.cfg

6.2、通过 yum 安装 HAProxy

yum -y install haproxy

7、HAProxy配置文件参数

7.1、HAProxy 环境

haproxy的配置文件 haproxy.cfg 的默认地址：/etc/haproxy/haproxy.cfg 。

haproxy.cfg 由两大部分组成，分别是 global 和 proxies 部分。

global：全局配置：

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

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

名称说明：

frontend 端（front end）：指定接收客户端侦听套接字设置。
backend 端（back end）：指定将连接请求转发至后端服务器的相关设置。
listen 端：指定完整的前后端设置，只对TCP有效 。
proxy 名称：使用字母、数字 - 、_ 、. 、: ，并区分字符大小写。

7.1.1、 global 全局配置

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    # socket文件
user, group, uid, gid     # 运行haproxy的用户身份
nbproc                    # 开启的haproxy进程数，与CPU保持一致
nbthread                  # 指定每个haproxy进程开启的线程数，默认为每个进程一个线程
cpu-map 1 0               # 绑定haproxy 进程至指定CPU
maxconn                   # 每个haproxy进程的最大并发连接数
maxsslconn                # 每个haproxy进程ssl最大连接数,用于haproxy配置了证书的场景下
maxconnrate               # 每个进程每秒创建的最大连接数量
spread-checks             # 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
pidfile                   # 指定pid文件路径
log 127.0.0.1 local3 info    # 定义全局的syslog服务器；最多可以定义两个

示例：

########################  全局配置  ############################ 
####### 参数是进程级的，通常和操作系统（OS）相关
global chroot /var/haproxy             # 锁定运行目录uid 99                          # 所属运行的用户uid gid 99                          # 所属运行的用户组 daemon                          # 守护进程。以后台形式运行haproxy nbproc 1                        # haproxy进程数，与CPU保持一致pidfile /var/run/haproxy.pid    # haproxy的pid存放路径,启动进程的用户必须有权限访问此文件 ulimit-n 65535                    # ulimit的数量限制maxconn 20480                   # 默认最大连接数 log 127.0.0.1 local0            # 日志输出配置，所有日志都记录在本机系统日志，通过 local0 输出log 127.0.0.1 local1 notice     # notice 为日志级别，通常有24个级别（error warring info debug）

7.1.2、 proxy 代理配置

主要分为下面4个部分

defaults [<name>]  # 默认配置项，针对以下的frontend、backend和lsiten生效，可以多个name
frontend <name>    # 前端servername，类似于Nginx的一个虚拟主机 server。
backend <name>     # 后端服务器组，等于nginx的upstream
listen <name>      # 将frontend和backend合并在一起配置

1）proxies 配置-defaults

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
option abortonclose         # 当服务器负载很高的时候，自动结束掉当前队列处理比较久的链接
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                   # 默认工作类型
timeout connect 120s        # 客户端请求到后端server的最长连接等待时间(TCP之前)
timeout server 600s         # 客户端请求到后端服务端的超时超时时长（TCP之后）
timeout client 600s         # 与客户端的最长非活动时间
timeout http-keep-alive 120s # session 会话保持超时时间，范围内会转发到相同的后端服务器
timeout check 5s            # 对后端服务器的检测超时时间

示例：

#########################  默认设置  ########################## 
## 这些参数可以被利用配置到 frontend，backend，listen组件
defaults log global                      # 定义日志为global（全局）配置中的日志定义mode http                       # 所处理的类别 (网络七层协议中，tcp是第4层的会话层、http是第7层的应用层) maxconn 20480                   # 最大连接数 option httplog                  # 日志类别http日志格式 option httpclose                # 每次请求完毕后主动关闭http通道 option dontlognull              # 不记录健康检查的日志信息 option forwardfor               # 如果后端服务器需要获得客户端真实ip需要配置的参数，可以从Http Header中获得客户端ip  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option abortonclose             # 当服务器负载很高的时候，自动结束掉当前队列处理比较久的连接 stats refresh 30                # 统计页面刷新间隔 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balance roundrobin              # 默认的负载均衡的方式，轮询方式，上面的第4段8种负载均衡算法#balance source                 # 默认的负载均衡的方式，类似nginx的ip_hash #balance leastconn              # 默认的负载均衡的方式，最小连接 contimeout 5000                 # 连接的超时时间clitimeout 50000                # 客户端的超时时间srvtimeout 50000                # 服务器的超时时间timeout check 2000              # 心跳检测的超时时间

2）proxies配置-frontend 配置参数

####################  监控页面的设置   ####################### 
listen admin_status                # Frontend 和Backend 的组合体，监控组的名称，按需自定义名称 bind 0.0.0.0:65532             # 监听端口 mode http                      # http的7层网络模式 log 127.0.0.1 local3 err       # 错误日志记录 stats refresh 5s               # 每隔5秒自动刷新监控页面 stats uri /admin?stats         # 监控页面的url stats realm itnihao\ itnihao   # 监控页面的提示信息是 it ni hao stats auth admin:admin         # 监控页面的用户和密码admin。可以设置多个用户名，如下所示stats auth admin1:admin1       # 监控页面的用户和密码 admin1 stats hide-version             # 隐藏统计页面上的 HAproxy版本信息  stats admin if TRUE            # 手工启用/禁用，后端服务器(haproxy-1.4.9以后版本) errorfile 403 /etc/haproxy/errorfiles/403.http errorfile 500 /etc/haproxy/errorfiles/500.http errorfile 502 /etc/haproxy/errorfiles/502.http errorfile 503 /etc/haproxy/errorfiles/503.http errorfile 504 /etc/haproxy/errorfiles/504.http################# HAProxy 的日志记录内容设置 ################### capture request  header Host           len 40 capture request  header Content-Length len 10 capture request  header Referer        len 200 capture response header Server         len 40 capture response header Content-Length len 10 capture response header Cache-Control  len 8


####################### 网站监测 listen 配置 ##################### 
########### 此用法主要是监控 haproxy 后端服务器的监控状态 
listen site_status bind 0.0.0.0:1081                        # 监听端口 mode http                                # http的7层模式 log 127.0.0.1 local3 err                 # [err warning info debug] monitor-uri /site_status                 # 网站健康检测URL，用来检测HAProxy管理的网站是否可以用，正常返回200，不正常返回503 acl site_dead nbsrv(server_web)  lt 2    # 定义网站down时的策略当挂在负载均衡上的指定backend的中有效机器数小于2台时返回true acl site_dead nbsrv(server_blog) lt 2 acl site_dead nbsrv(server_bbs)  lt 2  monitor fail if site_dead                # 当满足策略的时候返回503，网上文档说的是500，实际测试为503 monitor-net 192.168.16.2/32              # 来自192.168.16.2的日志信息不会被记录和转发 monitor-net 192.168.16.3/32 

####################### frontend配置 ################################ 
##### 注意，frontend 配置里面可以定义多个 acl 进行匹配操作
frontend http_80_in bind 0.0.0.0:80      # 监听端口，即 haproxy 提供web服务的端口，和 lvs 的vip端口类似 mode http            # http的7层模式 log global           # 应用全局的日志配置 option httplog       # 启用http的log option httpclose     # 每次请求完毕后主动关闭 http 通道，HA-Proxy不支持keep-alive模式 option forwardfor    # 如果后端服务器需要获得客户端的真实IP需要配置次参数，将可以从 Http Header 中获得客户端IP ######################## acl 策略配置acl itnihao_web hdr_reg(host) -i ^(www.itnihao.cn|ww1.itnihao.cn)$    # 如果请求的域名满足正则表达式中的2个域名返回true -i是忽略大小写 acl itnihao_blog hdr_dom(host) -i blog.itnihao.cn# 如果请求的域名满足 www.itnihao.cn 返回true， -i 是忽略大小写 # acl itnihao    hdr(host) -i itnihao.cn # 如果请求的域名满足 itnihao.cn 返回true， -i是忽略大小写 # acl file_req url_sub -i  killall= # 在请求url中包 含killall= ，则此控制策略返回true，否则为false # acl dir_req url_dir -i allow # 在请求url中存在allow作为部分地址路径，则此控制策略返回true，否则返回false # acl missing_cl hdr_cnt(Content-length) eq 0 # 当请求的header中Content-length等于0时返回true######################## acl策略匹配相应 # block if missing_cl # 当请求中header中Content-length等于0阻止请求返回403 # block if !file_req || dir_req # block表示阻止请求，返回403错误，当前表示如果不满足策略file_req，或者满足策略dir_req，则阻止请求 use_backend  server_web  if itnihao_web # 当满足 itnihao_web的策略时使用server_web的backend use_backend  server_blog if itnihao_blog # 当满足 itnihao_blog 的策略时使用 server_blog的backend # redirect prefix http://blog.itniaho.cn code 301 if itnihao # 当访问 itnihao.cn 的时候，用 http 的 301 挑转到 http://192.168.16.3 default_backend server_bbs 


### 以上都不满足的时候使用默认 server_bbs 的 backend 

#########################  backend的设置   ######################## 

### 下面我将设置三组服务器 server_web，server_blog，server_bbs
############### backend server_web  ##############
backend server_web mode http                         # http的7层模式 balance roundrobin                # 负载均衡的方式，roundrobin平均方式 cookie SERVERID                   # 允许插入serverid到cookie中，serverid后面可以定义 option httpchk GET /index.html    # 心跳检测的文件 server web1 192.168.16.2:80 cookie web1 check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 1     server web2 192.168.16.3:80 cookie web2 check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 2# server web2 192.168.16.3:80 表示 服务器定义，# cookie web2 表示 serverid为web2，# check inter 1500 表示 检测心跳频率，# rise 3 表示 3次正确认为服务器可用， # fall 3 表示 3次失败认为服务器不可用，# weight 2 表示 权重    


################ backend server_blog ########### 
backend server_blog mode http                        # http 模式 balance roundrobin               # 负载均衡的方式，roundrobin 轮询cookie SERVERID                  # 允许插入serverid 到 cookie中，serverid 后面可以定义 option httpchk GET /index.html   # 心跳检测的文件 server blog1 192.168.16.2:80 cookie blog1 check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 1      server blog2 192.168.16.3:80 cookie blog2 check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 2 


################ backend server_bbs #########
backend server_bbs mode http                       # http的7层模式 balance roundrobin              # 负载均衡的方式，roundrobin 轮询cookie SERVERID                 # 允许插入 serverid 到 cookie 中，serverid 后面可以定义 option httpchk GET /index.html  # 心跳检测的文件 server bbs1 192.168.16.2:80 cookie bbs1 check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 1  server bbs2 192.168.16.3:80 cookie bbs2 check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 2

7.2、haproxy.cfg 配置文件

[root@localhost ~]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
# this config needs haproxy-1.1.28 or haproxy-1.2.1global
#   log 127.0.0.1   local0
#   log 127.0.0.1   local1 noticelog /dev/log    local0 infolog /dev/log    local0 noticemaxconn 4096uid 99gid 99daemondefaultslog globalmode    httpoption  httplogretries 3maxconn 4096contimeout  5000clitimeout  50000srvtimeout  50000listen  webcluster 0.0.0.0:80option  httpchk GET /index.htmlbalance roundrobinserver  inst1 192.168.200.103:80 check inter 2000 fall 3server  inst1 192.168.200.104:80 check inter 2000 fall 3listen admin_statsbind 0.0.0.0:8000mode httpoption httplogmaxconn 100stats refresh 30sstats uri /statsstats realm Crushlinux\ Haproxystats auth  admin:adminstats hide-version

测试配置文件

globalmaxconn         20000ulimit-n    16384log             127.0.0.1 local0uid             1gid             1chroot          /var/emptynbproc      2daemon

frontend test-proxybind        192.168.115.128:80mode            httplog             globaloption          httplogoption          dontlognulloption          nolingeroption          http_proxymaxconn         8000timeout client  30sdefault_backend test-proxy-srv


backend test-proxy-srvmode            httptimeout connect 5stimeout server  5sretries         2option httpchk GET /index.html   server web1 192.168.115.129:80  check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 1     server web2 192.168.115.130:80  check inter 1500 rise 3 fall 3 weight 2

7.3、准备服务自启动脚本

[root@localhost ~]# cp /usr/src/haproxy-1.4.24/examples/haproxy.init /etc/init.d/haproxy
[root@localhost ~]# ln -s /usr/local/sbin/haproxy /usr/sbin/haproxy
[root@localhost ~]# chmod +x /etc/init.d/haproxy 
[root@localhost ~]# /etc/init.d/haproxy start
Starting haproxy:                                          [确定]
##将haproxy服务交由systemd管理
[root@localhost ~]# chkconfig --add /etc/init.d/haproxy
##启动
[root@localhost haproxy]# systemctl start haproxy
##设置haproxy开机自启
[root@localhost haproxy]# chkconfig --level 35 haproxy on

7.4、Haproxy 日志相关的配置

Haproxy 的日志默认输出到系统的 syslog 中，为了更好的管理 Haproxy 的日志，在生产环境中一般单独定义出来。

1）Haproxy 日志配置

[root@localhost ~]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg 
# this config needs haproxy-1.1.28 or haproxy-1.2.1global#log 127.0.0.1  local0 #log 127.0.0.1  local1 noticelog /dev/log    local0 infolog /dev/log    local0 notice[root@localhost ~]# service haproxy restart
Shutting down haproxy:                                     [确定]
Starting haproxy:                                          [确定]

这两行配置放到 global 选项中，主要是将Haproxy的info和notice日志分别记录到不同的日志文件中

2）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。

[root@localhost ~]# vim /etc/rsyslog.d/haproxy.conf
if ($programname == 'haproxy' and $syslogserverity-text == 'info') then -/var/log/haproxy/haproxy-info.log &~
if ($programname == 'haproxy' and $syslogserverity-text == 'notice') then -/var/log/haproxy/haproxy-notice.log &~

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，

将 notice 日志记录到 /var/log/haproxy/haproxy-notice 。

&~ 表示当写入到日志文件后，rsyslog 停止处理这个信息，（rainerscript 脚本语言）

4）重启rsyslog服务

[root@localhost ~]# service rsyslog restart
关闭系统日志记录器： [确定]
启动系统日志记录器： [确定]

5）查看日志文件是否创建成功

[root@localhost ~]# ls -l /var/log/haproxy/haproxy-info.log
[root@localhost ~]# ls -l /var/log/haproxy/haproxy-notice.logSep 20 23:39:26 localhost haproxy[2674]: 192.168.200.1:51629 [20/Sep/2015:23:38:27.256] web-cluster web-cluster/inst2 0/0/0/1/59740 200 1648 - - CD-- 0/0/0/0/0 0/0 "GET / HTTP/1.1"
Sep 20 23:40:06 localhost haproxy[2674]: 192.168.200.1:51693 [20/Sep/2015:23:39:34.423] web-cluster web-cluster/inst2 0/0/0/0/32120 200 580 - - ---- 1/1/1/1/0 0/0 "GET / HTTP/1.1"
8.4 状态统计功能测试

8、状态统计功能测试

###只有七层才能配置
listen stats #定义监控页面    mode httpoption httplogbind *:1080                   #绑定端口1080    stats refresh 30s             #每30秒更新监控数据    stats uri /stats              #访问监控页面的uri    stats realm HAProxy\ Stats    #监控页面的认证提示    stats auth admin:admin        #监控页面的用户名和密码