haproxy 算法 - 技术栈

一、静态算法

按照事先定义好的规则轮询公平调度，不关心后端服务器的当前负载、连接数和响应速度等，且无法实时修改权重(只能为0和1,不支持其它值)，只能靠重启HAProxy生效。(不管后端死活）

1.1、static-rr ：基于权重的轮询调度

不支持运行时利用socat进行权重的动态调整(只支持0和1,不支持其它值)

不支持端服务器慢启动

其后端主机数量没有限制，相当于LVS中的 wrr

**慢启动**是指在服务器刚刚启动上不会把他所应该承担的访问压力全部给它，而是先给一部分，当没问题后在给一部分

bash 复制代码

listen webserver
    bind        *:80
    mode        http
#   balance     roundrobin
    balance     static-rr
    server web1 192.168.217.10:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server web2 192.168.217.20:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server sorry 192.168.217.100:8080 backup

效果

1.2、first

根据服务器在列表中的位置，自上而下进行调度

其只会当第一台服务器的连接数达到上限，新请求才会分配给下一台服务

其会忽略服务器的权重设置

不支持用socat进行动态修改权重,可以设置0和1,可以设置其它值但无效

复制代码

listen webserver
    bind        *:80
    mode        http
    balance     first

    server web1 192.168.217.10:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server web2 192.168.217.20:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server sorry 192.168.217.100:8080 backup

权重RS2是3一般会一点给，但first会忽略权重，让写在前面的RS1得到的请求更多，要等RS1连接上限了才会分配给其他

二、动态算法

基于后端服务器状态进行调度适当调整，

新请求将优先调度至当前负载较低的服务器

权重可以在haproxy运行时动态调整无需重启

2.1、roundrobin

基于权重的轮询动态调度算法，
支持权重的运行时调整，不同于lvs中的rr轮训模式，
HAProxy中的roundrobin支持慢启动(新加的服务器会逐渐增加转发数)，
其每个后端backend中最多支持4095个real server，
支持对real server权重动态调整，

roundrobin为默认调度算法,此算法使用广泛

listen webserver
bind *:80
mode http
balance roundrobin

复制代码

 server web1 192.168.217.10:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
 server web2 192.168.217.20:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 3
 server sorry 192.168.217.100:8080 backup

2.2、leastconn

加权的最少连接的动态
支持权重的运行时调整和慢启动，即:根据当前连接最少的后端服务器而非权重进行优先调度(新客户端连接)
比较适合长连接的场景使用，比如：MySQL等场景。

复制代码

listen webserver
    bind        *:80
    mode        http
    balance     leastconn
    server web1 192.168.217.10:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server web2 192.168.217.20:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 3
    server sorry 192.168.217.100:8080 backup

三、其他算法

其它算法即可作为静态算法，又可以通过选项成为动态算法

3.1、source

源地址hash，基于用户源地址hash并将请求转发到后端服务器，后续同一个源地址请求将被转发至同一个后端web服务器。此方式当后端服务器数据量发生变化时，会导致很多用户的请求转发至新的后端服务器，默认为静态方式，但是可以通过hash-type支持的选项更改这个算法一般是在不插入Cookie的TCP 模式下使用，也可给拒绝会话cookie的客户提供最好的会话粘性，适用于session会话保持但不支持 cookie和缓存的场景源地址有两种转发客户端请求到后端服务器的服务器选取计算方式，分别是取模法和一致性hash
缺陷：
如果访问客户端时一个家庭，那么所有的家庭的访问流量都会被定向到一台服务器。

复制代码

listen webserver
    bind        *:80
    mode        http
    balance     source
    server web1 192.168.217.10:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server web2 192.168.217.20:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 3
    server sorry 192.168.217.100:8080 backup

3.2、map-basse取模法

对source地址进行hash计算，再基于服务器总权重的取模，最终结果决定将此请求转发至对应的后端服务器。
是静态算法，不支持在线调整权重和慢启动。可实现对后端服务器均衡调度
缺点是当服务器的总权重发生变化时，即有服务器上线或下线，都会因总权重发生变化而导致调度结果整体改变。

取模就是计算两个数相除之后的余数
比如当源hash值时1111，1112，1113，三台服务器a b c的权重均为1，
即abc的调度标签分别会被设定为 0 1 2（1111%3=1，1112%3=2，1113%3=0）
1111 ----- > nodeb
1112 ------> nodec
1113 ------> nodea
如果a下线后，权重数量发生变化
1111%2=1，1112%2=0，1113%2=1
1112和1113被调度到的主机都发生变化，这样会导致会话丢失

3.3、一致性hash

一致性哈希算法的核心思想是将哈希值空间组织成一个虚拟的环形空间（通常称为一致性哈希环），并按照哈希值的大小顺序将节点和数据映射到这个环上。

算法：

后端服务器哈希环点keyA=hash(后端服务器虚拟ip)%(2^32)
客户机哈希环点key1=hash(client_ip)%(2^32) 得到的值在[0---4294967295]之间
将keyA和key1都放在hash环上，将用户请求调度到离key1最近的keyA对应的后端服务器
节点的增加：新节点加入时，只需将其哈希值映射到环上，并将环上部分数据重新分配到新节点。
节点的减少：节点移除时，只需将该节点上的数据重新分配到其顺时针方向的下一个节点。

当某一台后端服务器下线后，就是节点移除了，就只需要将该电商的数据重新分配到其顺时针方向的下一个节点。如图中当keyB下线了，其附近的key2和key4就会按照顺时针去到keyC节点上。

一致性hash配置

复制代码

listen webserver
    bind        *:80
    mode        http
    balance     source
    hash-type   consistent

    server web1 192.168.217.10:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server web2 192.168.217.20:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 3
    server sorry 192.168.217.100:8080 backup

3.4、uri算法

3.4.1、uri算法

HAProxy 对请求的 URI 进行哈希计算，生成一个哈希值。根据哈希值对后端服务器的总权重取模，将请求分配到特定的后端服务器
默认是静态算法，也可以通过hash-type指定map-based和consistent，来定义使用取模法还是一致性 hash

注意：

URI 的范围：uri 算法可以基于 URI 的路径部分或整个 URI（包括查询字符串）进行哈希计算。
<scheme>://<user>:<password>@<host>:<port>/<path>;<params>?<query>#<frag>
左半部分：/<path>;<params>
整个uri：/<path>;<params>?<query>#<frag>
仅支持 HTTP 模式：uri 算法仅适用于 HTTP 模式（mode http），不支持 TCP 模式。
动态调整：使用一致性哈希算法时，后端服务器的增减对请求分配的影响较小

测试

3.4.2、url-param算法

#假设：
url = http://www.timinglee.com/foo/bar/index.php?key=value
#则：
host = "www.timinglee.com"
url_param = "key=value

核心原理

提取请求 URL 中指定的查询参数（如 ?user=123 中的 user）。
对该参数的值进行哈希计算（支持一致性哈希）。
根据哈希值与后端服务器权重取模，决定请求路由到哪台服务器。
相同参数值始终路由到同一台服务器（会话保持效果）。

bash 复制代码

url_param配置示例
listen webserver
    bind        *:80
    mode        http
    balance     url_param name

    server web1 192.168.217.10:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server web2 192.168.217.20:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 3
    server sorry 192.168.217.100:8080 backup

url_param一致性hash配置示例
listen webserver
    bind        *:80
    mode        http
    balance     url-param
    hash-type   consistent
    server web1 192.168.217.10:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server web2 192.168.217.20:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 3
    server sorry 192.168.217.100:8080 backup

bash 复制代码

[root@clietn ~]# curl 192.168.217.100/index.html?name=timinglee
RS1 192.168.217.10 index3
[root@clietn ~]# curl 192.168.217.100/index.html?name=timinglee
RS1 192.168.217.10 index3
[root@clietn ~]# curl 192.168.217.100/index.html?name=lee
RS1 192.168.217.20 index3
[root@clietn ~]# curl 192.168.217.100/index.html?name=lee
RS1 192.168.217.20 index3

3.5 hdr

HAProxy 中的 hdr 算法 是一种基于 HTTP 请求头部字段值 进行哈希计算的负载均衡算法，适用于 HTTP 模式（mode http） ，常用于实现基于特定头部（如 User-Agent、Authorization、X-Forwarded-For 等）的会话保持或流量分发。

配置

bash 复制代码

hdr取模算法
listen webserver
    bind        *:80
    mode        http
    balance     hdr(User-Agent)

    hash-type   consistent
    server web1 192.168.217.10:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server web2 192.168.217.20:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server sorry 192.168.217.100:8080 backup

hdr一致性hash算法
listen webserver
    bind        *:80
    mode        http
    balance     hdr(User-Agent)

    hash-type   consistent
    server web1 192.168.217.10:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server web2 192.168.217.20:80 check inter 3s fall 5 rise 3 weight 1
    server sorry 192.168.217.100:8080 backup

测试

bash 复制代码

[root@client ~]# curl -vA "firefox" 172.25.254.100
[root@client ~]# curl -vA "sougou" 172.25.254.100

-v：启用详细模式（verbose），会显示请求头、响应头、连接过程等调试信息。
-A "firefox"：设置 User-Agent 为 "firefox"
172.25.254.100：请求的目标地址（默认使用 http:// 协议，端口 80）。

算法总结

算法关键字	适用模式	调度依据	会话保持	一致性哈希	典型使用场景	备注说明
roundrobin	http/tcp	轮询 + 权重	否	否	通用无状态服务	默认算法
static-rr	http/tcp	静态权重轮询	否	否	后端节点固定、无故障摘除	不重新分发
leastconn	http/tcp	当前连接数最少	否	否	长连接/数据库/SSH	动态权重
first	http/tcp	按服务器顺序填满	否	否	短连接批处理任务	先满后用
source	http/tcp	客户端源 IP 哈希	是	是	会话保持、内网 NAT 出口	需 hash-type consistent
uri	http	完整 URI 哈希（路径+参数）	是	是	CDN、缓存、静态资源	需 hash-type consistent
url_param <name>	http	指定查询参数值哈希	是	是	API 分流、AB 测试	需 hash-type consistent
hdr(<name>)	http	指定请求头值哈希	是	是	按 User-Agent、Token、Region 分流	需 hash-type consistent