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HAProxy全称高可用代理是一款流行的开源软件 TCP/HTTP 负载均衡器和代理解决方案可在 Linux、macOS 和 FreeBSD 上运行。它最常见的用途是通过将工作负载分布到多台服务器例如 Web、应用程序、数据库上来提高服务器环境的性能和可靠性。它被广泛应用于许多知名环境包括 GitHub、Imgur、Instagram 和 Twitter。
在本指南中您将获得 HAProxy 的概述了解负载平衡术语并举例说明如何使用它来提高您自己服务器环境的性能和可靠性。
HAProxy 术语
在讨论负载平衡和代理时有许多重要的术语和概念。您将在以下小节中了解常用术语。
在深入了解基本负载平衡类型之前您应该先了解 ACL、后端和前端。
访问控制列表ACL
在负载平衡方面ACL 用于测试某些条件并根据测试结果执行操作例如选择服务器或阻止请求。使用 ACL 可以根据各种因素如模式匹配和对后端的连接数灵活地转发网络流量。
ACL 示例
acl url_blog path_beg /blog如果用户请求的路径以 /blog 开头则匹配此 ACL。例如这将匹配请求 http://yourdomain.com/blog/blog-entry-1。
有关 ACL 使用的详细指南请查看 HAProxy 配置手册。
后端
后端是接收转发请求的一组服务器。后端在 HAProxy 配置的 backend 部分中定义。在其最基本形式中后端可以通过以下方式定义
使用的负载平衡算法服务器和端口列表
后端可以包含一个或多个服务器。一般来说向后端添加更多服务器将通过在多台服务器上分发负载来增加潜在的负载容量。通过这种方式还可以实现增加可靠性以防一些后端服务器不可用。
以下是一个包含两个后端配置的示例web-backend 和 blog-backend每个后端中有两台 Web 服务器监听端口 80
backend web-backendbalance roundrobinserver web1 web1.yourdomain.com:80 checkserver web2 web2.yourdomain.com:80 checkbackend blog-backendbalance roundrobinmode httpserver blog1 blog1.yourdomain.com:80 checkserver blog1 blog1.yourdomain.com:80 checkbalance roundrobin 行指定了负载平衡算法详细信息请参阅负载平衡算法部分。
mode http 指定将使用第 7 层代理这在负载平衡类型部分有解释。
server 指令末尾的 check 选项指定应对这些后端服务器执行健康检查。
前端
前端定义了如何将请求转发到后端。前端在 HAProxy 配置的 frontend 部分中定义。它们的定义由以下组件组成
一组 IP 地址和端口例如 10.1.1.7:80、*:443 等ACLuse_backend 规则根据匹配的 ACL 条件定义使用哪个后端和/或一个 default_backend 规则处理其他所有情况
前端可以配置到各种类型的网络流量如下一节所述。
负载平衡类型
现在您已经了解了负载平衡中使用的基本组件可以进入基本负载平衡类型。
无负载平衡
没有负载平衡的简单 Web 应用环境可能如下所示
!无负载平衡
在此示例中用户直接连接到您的 Web 服务器位于 yourdomain.com没有负载平衡。如果您的单个 Web 服务器宕机用户将无法访问您的 Web 服务器。此外如果许多用户尝试同时访问您的服务器而服务器无法处理负载他们可能会体验缓慢或无法连接的情况。
第 4 层负载平衡
将网络流量负载均衡到多台服务器的最简单方法是使用第 4 层传输层负载平衡。通过这种方式进行负载平衡将根据 IP 范围和端口转发用户流量即如果请求进入 http://yourdomain.com/anything流量将被转发到处理 yourdomain.com 上 port 80 所有请求的后端。有关第 4 层的更多详细信息请查看我们的网络入门中的 TCP 小节。
以下是第 4 层负载平衡的简单示例图
!第 4 层负载平衡
用户访问负载均衡器负载均衡器将用户的请求转发到后端服务器组 web-backend。选择的后端服务器将直接响应用户的请求。一般来说web-backend 中的所有服务器应提供相同的内容否则用户可能会收到不一致的内容。请注意两台 Web 服务器都连接到同一数据库服务器。
第七层负载均衡
另一种更复杂的负载均衡网络流量的方式是使用第七层应用层负载均衡。使用第七层允许负载均衡器根据用户请求的内容将请求转发到不同的后端服务器。这种负载均衡模式允许您在相同的域和端口下运行多个 Web 应用服务器。有关第七层的更多细节请查看我们的网络入门指南中的 HTTP 子部分。
以下是一个简单示例的第七层负载均衡的图表
!Layer 7 Load Balancing
在这个示例中如果用户请求 yourdomain.com/blog他们将被转发到 blog 后端这是一组运行博客应用的服务器。其他请求将被转发到 web-backend可能正在运行另一个应用程序。在这个示例中两个后端都使用相同的数据库服务器。
示例前端配置的片段如下
frontend httpbind *:80mode httpacl url_blog path_beg /bloguse_backend blog-backend if url_blogdefault_backend web-backend这配置了一个名为 http 的前端它处理端口 80 上的所有传入流量。
acl url_blog path_beg /blog 匹配用户请求路径以 /blog 开头的请求。
use_backend blog-backend if url_blog 使用 ACL 将流量代理到 blog-backend。
default_backend web-backend 指定所有其他流量将被转发到 web-backend。
负载均衡算法
所使用的负载均衡算法决定了在负载均衡时将选择后端中的哪个服务器。HAProxy 提供了几种算法选项。除了负载均衡算法外服务器可以被分配一个 weight 参数以调整服务器相对于其他服务器的选择频率。
一些常用的算法如下
roundrobin
Round Robin 按顺序选择服务器。这是默认算法。
leastconn
选择连接数最少的服务器。这适用于较长的会话。同一后端中的服务器也会以 Round Robin 方式轮换。
source
根据用户发起请求的源 IP 地址的哈希选择要使用的服务器。此方法确保相同的用户将连接到相同的服务器。
粘性会话
一些应用程序要求用户继续连接到相同的后端服务器。这可以通过 粘性会话 实现使用后端中需要的 appsession 参数。
健康检查
HAProxy 使用健康检查来确定后端服务器是否可用于处理请求。这避免了在服务器变得不可用时手动从后端移除服务器。默认的健康检查是尝试建立到服务器的 TCP 连接。
如果服务器未通过健康检查因此无法提供服务它将自动在后端中禁用并且流量将不会被转发到它直到它再次变得健康。如果后端中的所有服务器都失败服务将变得不可用直到其中至少一个后端服务器再次变得健康。
对于某些类型的后端比如数据库服务器默认的健康检查未必是为了确定服务器是否仍然健康。
Nginx Web 服务器也可以用作独立的代理服务器或负载均衡器并且通常与 HAProxy 一起使用以利用其缓存和压缩功能。
高可用性
本教程中描述的第四层和第七层负载均衡设置都使用负载均衡器将流量引导到多个后端服务器之一。然而在这些设置中负载均衡器是一个单点故障如果它崩溃或被请求压倒它可能会导致服务的高延迟或停机。
高可用性HA设置广义上定义为没有单点故障的基础架构。通过为架构的每一层添加冗余它可以防止单个服务器故障成为停机事件。负载均衡器为后端层Web/应用服务器提供了冗余但要实现真正的高可用性设置您还需要具有冗余负载均衡器。
以下是一个高可用性设置的图表
!HA Setup
在这个示例中您有多个负载均衡器一个活动和一个或多个被动位于静态 IP 地址后面可以从一个服务器重新映射到另一个服务器。当用户访问您的网站时请求通过外部 IP 地址到达活动负载均衡器。如果该负载均衡器失败您的故障转移机制将检测到它并自动将 IP 地址重新分配给一个被动服务器。有多种不同的方法可以实现主/备高可用性设置。要了解更多请阅读《如何使用保留 IP》。
结论
现在您已经了解了负载均衡并知道如何利用 HAProxy您已经有了一个坚实的基础可以开始改善自己服务器环境的性能和可靠性。
如果您有兴趣存储 HAProxy 的输出以供以后查看请查看 如何在 CentOS 8 上使用 Rsyslog 配置 HAProxy 日志记录 [快速入门]
如果您正在寻求解决问题请查看常见的 HAProxy 错误。如果需要进一步的故障排除请查看《如何排除常见的 HAProxy 错误》。
