haproxy七层代理

叶北辰CHINA

已于 2024-08-12 00:58:23 修改

阅读量1.1k

点赞数 18

文章标签：运维 linux

于 2024-08-11 23:31:46 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_64304610/article/details/141092841

版权

文章目录

技术介绍（理论）
实验部分

haproxy的简述

HAProxy（High Availability Proxy）是一个高性能、高可靠性的负载均衡器和代理服务器，广泛应用于Web和TCP应用中。在七层（应用层）代理模式下，HAProxy主要负责将客户端的HTTP请求分发到后端服务器池中的各个服务器，从而实现负载均衡和服务高可用性。七层模型指的是OSI（开放式系统互联）模型，它将网络通信分为七个层次。HAProxy作为七层代理，主要涉及其中的最高三层，即传输层（第四层）、会话层（第五层）和应用层（第七层）。下面是主要三层的简要介绍：

传输层（Layer 4 - Transport Layer）：
在传输层，HAProxy可以作为TCP代理，负责建立和维护与客户端和后端服务器之间的TCP连接。在这个层次上，HAProxy主要关注连接的建立和数据的可靠传输，而不关心具体的应用协议（如HTTP、FTP等）。

会话层（Layer 5 - Session Layer）：
在会话层，HAProxy可以进行会话管理和会话持久化。例如，它可以使用Cookie或其他标识符来跟踪客户端的会话，确保同一个会话的所有请求都被定向到同一台后端服务器。这在需要保持会话状态的应用中非常重要，如在线购物车、用户登录等。

应用层（Layer 7 - Application Layer）：
在应用层，HAProxy主要处理HTTP/HTTPS协议的请求和响应。它可以解析HTTP报文，进行URL重写、内容修改、SSL卸载等操作。HAProxy还可以根据HTTP头部信息（如Host、User-Agent等）进行智能路由，实现虚拟主机和内容分发等功能。

虽然HAProxy主要在第四层和第七层发挥作用，但它也支持跨层的功能，如TCP和HTTP混合模式，以满足不同应用场景的需求。通过这些层次的处理，HAProxy能够提供高效、可靠的负载均衡和代理服务，帮助运维人员构建高可用、高性能的网络应用。

整体架构流程

HAProxy（High Availability Proxy）作为七层代理，其基本架构主要包括以下几个核心组件：

前端（Frontend）：前端定义了HAProxy监听的网络接口和端口，以及接收的客户端请求。前端可以配置多个监听地址和端口，支持SSL/TLS加密通信。
后端（Backend）：后端定义了一组服务器（即后端服务器），这些服务器共同处理来自前端的请求。每个后端可以包含多台服务器，支持负载均衡和健康检查功能。
服务器（Server）：服务器是指具体的后端服务器，它们负责处理实际的业务请求。每台服务器都有自己的IP地址和端口，并可以配置权重、健康检查参数等。
负载均衡算法：HAProxy支持多种负载均衡算法，如轮询（Round Robin）、最少连接（Least Connections）、IP哈希（IP Hash）等，用于决定将请求分发到哪一台后端服务器。
健康检查：HAProxy支持对后端服务器进行定期的健康检查，确保只有健康的服务器才能接收请求。健康检查可以通过TCP、HTTP等方式进行。
会话持久化：为了保证某些需要会话状态的应用的正常工作，HAProxy支持会话持久化功能，确保同一个客户端的请求能够被定向到同一台后端服务器。
日志和监控：HAProxy提供了详细的日志记录和监控功能，可以通过日志文件、统计数据页面等方式查看系统的运行状态和性能指标。

配置文件结构

HAProxy的配置文件通常分为三个部分：

全局配置（Global Configuration）：定义全局参数，如日志级别、日志文件位置、运行用户和组等。
前端配置（Frontend Configuration）：定义监听的网络接口和端口，以及相关的安全策略和负载均衡参数。
后端配置（Backend Configuration）：定义后端服务器池，以及负载均衡算法、健康检查参数等。

示例配置

以下是一个简单的HAProxy配置示例：

global 
    log /dev/log local0 
    log /dev/log local1 notice 
    user haproxy 
    group haproxy 
    daemon 
 
defaults 
    log global 
    mode http 
    option httplog 
    timeout connect 5000ms 
    timeout client 50000ms 
    timeout server 50000ms 
 
frontend my_frontend 
    bind *:80 
    default_backend my_backend 
 
backend my_backend 
    balance roundrobin 
    server server1 192.168.1.10:80 check 
    server server2 192.168.1.11:80 check

在这个示例中，HAProxy监听所有网络接口的80端口，并将请求分发到两台后端服务器（192.168.1.10和192.168.1.11），采用轮询算法进行负载均衡，并进行健康检查。

总之，HAProxy的七层代理架构通过灵活的配置和强大的功能，实现了高效的负载均衡和高可用性，是运维中不可或缺的工具。

技术介绍（理论）

负载均衡

1.1.什么是负载均衡

负载均衡：Load Balance，简称LB，是一种服务或基于硬件设备等实现的高可用反向代理技术，负载均
衡将特定的业务(web服务、网络流量等)分担给指定的一个或多个后端特定的服务器或设备，从而提高了
公司业务的并发处理能力、保证了业务的高可用性、方便了业务后期的水平动态扩展

1.2.为什么用负载均衡

Web服务器的动态水平扩展–>对用户无感知
增加业务并发访问及处理能力–>解决单服务器瓶颈问题
节约公网IP地址–>降低IT支出成本
隐藏内部服务器IP–>提高内部服务器安全性
配置简单–>固定格式的配置文件
功能丰富–>支持四层和七层，支持动态下线主机
性能较强–>并发数万甚至数十万

在这里插入图片描述

四层负载均衡

在这里插入图片描述

七层负载均衡

在这里插入图片描述

四层和七层的区别

所谓的四到七层负载均衡，就是在对后台的服务器进行负载均衡时，依据四层的信息或七层的信息来决
定怎么样转发流量
四层的负载均衡，就是通过发布三层的IP地址（VIP），然后加四层的端口号，来决定哪些流量需要做负
载均衡，对需要处理的流量进行NAT处理，转发至后台服务器，并记录下这个TCP或者UDP的流量是由哪
台服务器处理的，后续这个连接的所有流量都同样转发到同一台服务器处理
七层的负载均衡，就是在四层的基础上（没有四层是绝对不可能有七层的），再考虑应用层的特征，比
如同一个Web服务器的负载均衡，除了根据VIP加80端口辨别是否需要处理的流量，还可根据七层的
URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。

1.分层位置: 四层负载均衡在传输层及以下，七层负载均衡在应用层及以下
2.性能 : 四层负载均衡架构无需解析报文消息内容，在网络吞吐量与处理能力上较高:七层可支持解析应用层报文消息内容，识别URL、Cookie、HTTP header等信息。、
3.原理 : 四层负载均衡是基于ip+port;七层是基于虚拟的URL或主机IP等。
4.功能类比 :四层负载均衡类似于路由器;七层类似于代理服务器。
5.安全性: 四层负载均衡无法识别DDoS攻击;七层可防御SYN Cookie/Flood攻击
总结： 四层负载均衡（TCP/UDP）主要基于源IP地址和源端口进行会话持久化，而七层负载均衡（HTTP/HTTPS）则可以根据请求的URL、HTTP头部等更细粒度的信息进行负载均衡和会话跟踪。

haproxy的基本配置信息

HAProxy 的配置文件haproxy.cfg由两大部分组成，分别是：

global：全局配置段
进程及安全配置相关的参数
性能调整相关参数
Debug参数
proxies：代理配置段
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,配置简单,生产推荐使用

基本配置参数

在这里插入图片描述

多进程和socket文件配置

在HAProxy中，多进程和socket文件的配置是关键的性能和管理优化手段。

多进程配置：
HAProxy可以通过配置nbproc参数来指定启动的HAProxy进程数量。多进程模式可以提高HAProxy处理并发连接的能力，特别是在多核CPU环境下。每个进程独立运行，共享相同的配置文件，但拥有各自的内存空间和文件描述符。这样可以充分利用多核处理器的计算能力，同时降低单点故障的风险。

在HAProxy的配置文件中，可以在global段落中设置nbproc参数：
```
global 
    nbproc 4  # 指定启动4个HAProxy进程 
```
Socket文件配置：
Socket文件是HAProxy用于与外部管理工具通信的一种方式。通过Unix域套接字，HAProxy可以接收来自客户端的管理指令，比如查看状态、统计信息、更改配置等。配置stats socket参数可以指定socket文件的路径和权限。

在HAProxy的配置文件中，可以在global或特定的listen段落中设置stats socket参数：
```
global 
    stats socket /var/run/haproxy.sock  # 指定socket文件路径 
    stats socket mode 600  # 设置socket文件权限为600 
    stats socket level admin  # 设置访问socket文件所需的权限级别为admin 
```
通过配置stats socket，可以实现对HAProxy的监控和管理，比如通过haproxy命令行工具或其他监控系统来获取实时的统计数据和健康状况。

综上所述，多进程配置和socket文件配置都是HAProxy中非常重要的配置选项，它们分别用于提升性能和提供管理接口。通过合理配置这两个参数，可以有效提高HAProxy的可靠性和管理效率。
大致配置如下：

 vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
 ...上面内容省略...
 log         127.0.0.1 local2
    chroot      /var/lib/haproxy
    pidfile     /var/run/haproxy.pid
    maxconn     100000
    user        haproxy
    group       haproxy
    daemon
    # turn on stats unix socket
    stats socket /var/lib/haproxy/haproxy.sock1 mode 600 level admin process 1  #
启用多个sock文件
    stats socket /var/lib/haproxy/haproxy.sock2 mode 600 level admin process 2
nbproc 2      #启用多进程  
cpu-map 1 0    #进程和cpu核心绑定防止cpu抖动从而减少系统资源消耗
cpu-map 2 1      #2 表示第二个进程，1表示第二个cpu核心
nbthread 2 #   # 启用多线程
 保存退出之后可以使用 
 pstree -p | grep haproxy
来查看更多的进程

易混淆点nbthread 与 nbproc

nbthread和nbproc是两个重要的参数，它们分别用于控制HAProxy进程中的线程数和进程数。

nbthread:
这个参数用来设置每个HAProxy工作进程中的线程数量。当设置为2时，表示每个HAProxy工作进程会有两个线程来处理网络连接和数据传输。多线程可以在多核CPU上更好地并行处理任务，提高效率。

nbproc:
这个参数用来设置HAProxy工作的进程数量。当设置为2时，表示HAProxy会启动两个工作进程。多进程可以提高系统的可靠性和性能，特别是在多核CPU环境下，每个进程可以绑定到不同的CPU核心上。

总结：

nbthread关注的是每个HAProxy进程内部的并行处理能力。
nbproc关注的是HAProxy整体的并发处理能力，以及进程间的隔离和容错。
在实际配置中，根据系统的CPU核心数和业务负载情况合理设置这两个参数，可以有效提升HAProxy的性能和稳定性。

haproxy的状态界面简介

在这里插入图片描述

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
在这里插入代码片listen stats             # 定义一个名为 "stats" 的监听块，用于提供统计信息
    mode http                          # 设置此监听块的模式为 HTTP，适用于处理 HTTP 请求 
    bind 0.0.0.0:8888                  # 绑定到所有网络接口的 8888 端口，允许外部访问
    stats enable                       # 启用统计页面的功能
    log global                         # 使用全局定义的日志格式和目标
    stats uri /haproxy-status          # 设置统计页面的 URI 为 "/haproxy-status"
    stats auth lee:lee                 # 设置统计页面的认证信息，用户名为 "lee"，密码也为 "lee"