【Linux-云原生-笔记】Haproxy相关

麟城Lincoln2025-07-24 10:38

一、概念

HAProxy（H igh A vailability P roxy）是一款开源的高性能 TCP/HTTP 负载均衡器 和 反向代理 软件，被广泛应用于构建高可用、高并发的现代网络架构。

核心功能：

  1. 负载均衡（Load Balancing）

    • 支持四层（TCP）和七层（HTTP/HTTPS）流量分发。

    • 提供多种调度算法：轮询（roundrobin）、最少连接（leastconn）、源IP哈希（source）等。

  2. 反向代理（Reverse Proxy）

    • 隐藏后端服务器细节，对外提供统一入口。

    • 支持 SSL 终端（SSL Termination），卸载后端服务器加密负担。

  3. 高可用（High Availability）

    • 结合 Keepalived 实现双机热备（VRRP 协议）。

  4. 流量治理

    • 请求过滤、速率限制、连接控制等。

多层级负载均衡

层级 协议支持 典型场景
四层（L4） TCP/UDP 数据库集群、Redis、SSH 跳板
七层（L7） HTTP/HTTPS/HTTP2/3 Web 应用、API 网关、微服务路由

与 Nginx/LVS 对比

特性 HAProxy Nginx LVS
协议支持 ★★★ (TCP/HTTP/SSL) ★★★ (HTTP/SSL) ★★ (TCP/UDP)
七层能力 ★★★ (ACL/重写/缓存) ★★★ ✘ (仅四层)
性能 ★★★ (L4/L7 均优) ★★ (HTTP 强) ★★★ (L4 极致)
配置灵活性 ★★★ (DSL 语法) ★★ (类 C 配置) ★ (ipvsadm 命令行)
健康检查 ★★★ (多协议支持) ★★ ★ (基础 TCP 检查)

二、实验

1、实验环境的搭建

准备3台主机：

主机1

主机名：haproxy

ip：172.25.254.100

主机2

主机名：hp-RS1

ip：172.25.254.10

主机3

主机名：hp-RS2

ip：172.25.254.20

（1）软件包安装

两台RS都安装nginx：

设置开机自启动（两个都设置）

（2）关闭火墙

两台RS关闭火墙：

（3）两台RS设置nginx的index.html内容

设置这个是方便后续测试

（4）连通测试

haproxy主机curl一下两台RS

连接成功

实验环境搭建完毕

（5）方便码字的tab键设置

2、haproxy的安装和frontend区

（1）安装haproxy

dnf安装

启动服务

（2）进入haproxy配置文件

进入编写

wq

重启服务

3、global配置（多进程与多线程）

（1）global配置参数解释

配置区域在/etc/haproxy/haproxy.conf的global区

参数 说明 示例 必要性
daemon 以守护进程（后台）模式运行 daemon ✅ 生产必选
user group 指定运行用户/用户组（降权运行） user haproxy group haproxy ✅ 安全必选
chroot 切换根目录（增强安全性） chroot /var/lib/haproxy ⚠️ 可选
nbproc 工作进程数（CPU 核数绑定） nbproc 4 ⚠️ 高并发必选
nbthread 每进程线程数（需启用线程） nbthread 2 ⚠️ 现代 CPU 优化
stats socket 管理套接字路径（动态调整配置） stats socket /run/haproxy/admin.sock ⚠️ 运维必选

（2）多进程与多线程

1）多进程（nbproc）

开启多进程则进入haproxy的配置文件

wq

解释：

  • nbproc 2 ------ 启用多进程，2个进程
  • 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，1表示指定第一个work绑定第一个核心，0表示第一个核心，核心从0开始算（类似数组下标）
  • cpu-map 2 1 ------ 指定第二个work绑定第二个cpu核心

重启服务


查看多进程信息

2）多线程（nbthread）

开启多线程也是进入haproxy的配置文件

wq

解释：

nbthread ------ 启动多线程，线程数为2

多线程和多进程只能存在一个，另一个要#号引掉

查看多线程

复制代码 
[root@haproxy ~]# cat /proc/1653/status

数字1653是刚刚查看的进程id

未开启前，thread为1

而修改完，重启服务后

重启服务后，要先pstree才有进程id哦

thread变为2

这就是多线程

4、socat工具

socat 是 HAProxy 生态中不可替代的底层诊断工具 ，它通过直接访问 HAProxy 的 Unix 管理套接字实现高级运维操作。

为什么需要 socat？

场景 传统方案痛点 socat 解决方案
动态服务器状态调整 需重载配置（中断连接） 实时启用/禁用服务器（零中断）
紧急故障屏蔽 修改配置+重载耗时 >30s 1秒内下线故障节点
内存泄漏分析 依赖外部监控工具 直接dump进程内存结构
流诊断 抓包分析复杂 实时镜像指定流量

（1）安装

dnf安装socat

（2）修改配置文件

进入haproxy配置文件：

进入编辑：

（3）常用示例

1）查看haproxy状态
复制代码 
echo "show info" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats
2） 查看集群状态
复制代码 
echo "show servers state" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats
3）查看集群权重
复制代码 
echo get weight webcluster/web1 | socat stdio

echo get weight webcluster/web2 | socat stdio
4）设置权重
复制代码 
echo "set weight webcluster/web1 1 " | socat stdio /var/lib/haproxy/stats

可以查看一下设置成功没：

成功

5）下线后端服务器
复制代码 
echo "disable server webcluster/web1 " | socat stdio /var/lib/haproxy/stats
6）上线后端服务器
复制代码 
echo "enable server webcluster/web1 " | socat stdio /var/lib/haproxy/stats

5、haproxy算法

（1）static-rr

  • 原理: 也是轮询算法，但不支持运行时权重动态调整。

  • 权重支持: 支持 ，但权重在启动时确定后，在运行时无法通过运行时 API 动态修改（而 roundrobin 可以）。

  • 特点: 比 roundrobin 稍简单一些，开销略低。如果确定不需要在运行时动态调整权重，可以使用此算法。

static-rr不支持热更新：

测试

（2）first

  • 原理: 按照服务器在配置文件中声明的顺序进行分配。将请求分配给列表中第一个可用的服务器。仅当第一个服务器达到其最大连接数 (maxconn) 时，才会分配给下一个可用的服务器。 一旦某个服务器连接数降到 maxconn 以下，新请求又会优先分配给它。

  • 权重支持: 不支持。

  • 特点: 尽量将流量集中到列表前面的服务器，直到它们满载。可能导致负载分布非常不均衡，前面的服务器压力很大，后面的服务器很空闲。

测试

都是RS1，因为要等RS1满了，才会轮到到RS2

（3）roundrobin

  • 原理: 最常用、最经典的轮询算法。按顺序依次将新请求分配给后端服务器列表中的下一个服务器。循环往复。

  • 权重支持: 支持 。服务器可以配置权重 (weight)。权重高的服务器在轮询周期内会获得更多比例的请求。

  • 特点: 简单、公平、可预测。在服务器性能相近且请求处理时间相对均匀时效果很好。

测试

标准的轮询

（4）leastconn

  • 原理: 最少连接数算法。 将新请求分配给当前活跃连接数最少的后端服务器。

  • 权重支持: 支持 。计算时会考虑权重。实际比较的是 (当前连接数) / (权重)。值最小的服务器胜出。权重高的服务器能承受更多连接。

  • 特点: 非常适合处理时间差异很大的请求（例如数据库连接、长连接应用如 WebSocket、消息队列）。能更公平地根据服务器实际处理能力分配负载。

测试

和轮询差不多

（5）source

  • 原理: 源 IP 地址哈希。 使用客户端的源 IP 地址计算哈希值，决定分配到哪个后端服务器。

  • 权重支持: 不支持。哈希结果直接映射到服务器，权重不影响哈希分配本身（但影响服务器池的组成）。

  • 特点: 确保来自同一个客户端的请求总是落到同一台服务器（只要服务器池不变）。简单但不够灵活，如果客户端使用代理或 NAT，大量不同用户可能共享同一个源 IP，导致负载不均衡。

测试

（6）uri

  • 原理: 整个 URI 哈希。 使用 HTTP 请求的完整 URI（包括路径和查询参数，例如 /path/page?param=value）计算哈希值。

  • 权重支持: 不支持。

  • 特点: 将访问相同 URI 的请求固定到同一服务器。有助于利用服务器本地的缓存（如果缓存是基于 URI 的）。

测试

（7）url-param

  • 原理: URL 参数值哈希。 使用 HTTP 请求 URL 中指定的查询字符串参数的值计算哈希值。需要配置参数名（例如 url_param userid）。

  • 权重支持: 不支持。

  • 特点: 非常灵活，可以根据业务关键参数（如用户 ID userid=123、会话 ID sessionid=abc）进行会话保持。

测试

（8）hdr

  • 原理: HTTP 头哈希。 使用指定的 HTTP 请求头的值计算哈希值。需要配置头名称（例如 hdr(Cookie)，hdr(Host)）。

  • 权重支持: 不支持。

  • 特点: 极其灵活，可以利用任何 HTTP 头信息做会话保持，最常用的是 Cookie 头。

测试

模拟不同的浏览器访问时：

浏览器browser1访问，RS1接待

浏览器browser2访问，就变成RS2接待了

6、cookie

（1）概念

HAProxy 中的 cookie 指令是实现 会话保持（Session Persistence）或粘性会话（Sticky Session） 最常用、最强大且推荐的方式之一。它通过在客户端的浏览器中设置或利用一个特定的 Cookie，确保来自同一用户的后续请求能被 HAProxy 正确地路由到最初处理其请求的同一台后端服务器。

  1. 目的： 解决有状态应用（Stateful Application）的问题。例如，用户的购物车数据、登录会话信息等通常存储在特定后端服务器的内存或本地缓存中。如果用户的后续请求被负载均衡到不同的服务器，这些状态信息将丢失，导致应用出错。

  2. 原理：

    • HAProxy 在将第一个响应返回给客户端时（或者在某些模式下处理第一个请求时），会插入（Insert） 或改写（Rewrite） 一个特殊的 HTTP Set-Cookie 响应头。

    • 这个 Cookie 的值通常直接包含 或间接映射到 处理该请求的后端服务器的标识符（通常是 server 块中定义的 cookie 值或内部 ID）。

    • 客户端浏览器收到这个 Cookie 后会存储它，并在后续向同一域名发送请求时，自动在 Cookie 请求头中携带它。

    • HAProxy 接收到后续请求时，会解析 该 Cookie 的值，提取出服务器标识符，并直接将请求转发到对应的服务器，绕过负载均衡算法。

（2）实验举例

测试

-b 指定cookie值

可以看到访问cookie值为servera时，被调度到RS1处理； cookie值为serverb时，被调度到RS2处理

与我们在haproxy配置文件里配置的一致

7、HAProxy状态页

HAProxy 的状态页（Stats Page） 是实时监控负载均衡集群的核心工具，通过 Web 页面展示关键性能指标和后端节点状态。

（1）各种参数解析

基础配置项解析

参数 说明 示例
stats enable 启用状态页（无此选项则不生效） stats enable
stats uri 状态页访问路径 stats uri /admin?stats
stats auth 基础认证（明文用户/密码） stats auth admin:SecurePass123
stats refresh 页面自动刷新间隔（秒） stats refresh 5s
stats bind 监听地址和端口（默认同 frontend） stats bind :1936

进阶安全控制

参数 说明 生产环境示例
stats hide-version 隐藏 HAProxy 版本号（防漏洞扫描） stats hide-version
stats admin 动态启用管理功能（条件触发） stats admin if { src 10.0.0.0/24 }
stats http-request 集成 ACL 复杂控制 stats http-request allow if { src -f /etc/haproxy/allowlist }
stats realm 认证对话框提示文本 stats realm "HAProxy Protected"

（2）实验

解释：

  • listen haproxystatus ------ 定义名为 "haproxystatus" 的监听块
  • mode http ------ 使用 HTTP 模式（七层代理）
  • bind *:9999 ------ 绑定所有网络接口的 9999 端口
  • stats enable ------ 启用状态统计页面
  • log global ------ 使用全局日志配置
  • stats uri /status ------ 设置状态页的访问路径为 /status
  • stats auth lincoln:lincoln ------ 设置访问认证的用户名/密码

重启服务时如果报错：

可能是SELinux的原因，把其关闭：

再试一次应该就没报错了

测试

浏览器访问刚刚写的端口号9999，后面加/status

复制代码 
http://172.25.254.100:9999/status

出现输入用户名和密码，输入刚刚设定的，这里我设定的是自己的名字：

登录成功后，访问到页面：

8、IP透传

HAProxy 的 IP 透传 是指将原始客户端的真实 IP 地址传递给后端服务器，而不是让后端服务器只看到 HAProxy 自身的 IP 地址。这对于后端应用至关重要，因为它需要知道真实的客户端信息来进行日志记录、访问控制、地理定位、速率限制、安全审计等操作。

HAProxy 本身作为反向代理或负载均衡器，是客户端与后端服务器之间的中间节点。默认情况下，后端服务器看到的 TCP 连接源 IP 地址就是 HAProxy 的 IP 地址。

（1）7层ip透传

当haproxy工作在七层的时候，也可以透传客户端真实IP至后端服务器

进入haproxy配置文件


开启Listen就把frontend和backend关了

（2）4层ip透传

1）未开启时

未开启4层ip透传时的各种配置：

haproxy.cfg

nginx.conf（两台RS）

未开启4层ip透传时的访问测试极其日志：

访问测试

日志查看

在一台RS上查看nginx日志会发现，其真实访问源地址是看不到的（红框为-）

2）开启时

开启4层ip透传时的各种配置：

nginx.conf（两台RS）

haproxy.cfg

开启4层ip透传时的访问测试极其日志：

访问测试

查看日志nginx

这样就看到源ip地址了

9、ACL

HAProxy 的 ACL 是其核心功能之一，用于定义复杂的流量匹配规则，实现基于请求内容（如 URL、Header、IP、路径等）的智能路由、过滤或决策。

（1）Client里做解析

先在Client里做域名解析，不然后续测试访问不了

解析在/etc/hosts做

这样就有解析了

（2）基本配置

开启frontend、backend

其余的Listen引掉

（3）ACL配置选项

1）基本语法

acl <acl_name> <匹配条件类型> <匹配参数> [标志]
解释：

  • acl名称（ACL-Name） ------ 可以使用大字母A-Z、小写字母a-z、数字0-9、冒号：、点.、中横线和下划线，并且严格区分大小写
  • 匹配条件类型（ACL-criterion）------ 下面另外列表解释
  • 匹配参数 ------ 匹配的具体值（如 /api, User-Agent, 192.168.1.0/24）
  • 标志 ------ 可选修饰符（如 -i 忽略大小写，-m 匹配模式）
2）常用匹配条件类型（ACL-criterion）详解：

路径匹配 (URL Path)

条件类型 说明 示例
path 精确匹配路径 acl exact_path path /login
path_beg 路径开头匹配 acl is_api path_beg /api
path_end 路径结尾匹配 acl is_jpg path_end .jpg
path_sub 路径包含子串 acl has_id path_sub /user/
path_dir 包含目录匹配 acl in_images path_dir /images/
path_reg 正则表达式匹配 acl uuid_path path_reg ^/user/[0-9a-f]{8}-
path_len 路径长度比较 acl long_path path_len gt 100

域名/主机头匹配 (Host)

条件类型 说明 示例
hdr(host) 精确匹配 Host 头 acl main_site hdr(host) www.example.com
hdr_reg(host) 正则匹配 Host acl subsite hdr_reg(host) ^app..example.com$
dom 同 hdr(host) (旧式写法) acl legacy dom legacy.example.com

IP地址匹配

条件类型 说明 示例
src 源IP匹配 acl lan src 192.168.1.0/24
src_port 源端口匹配 acl high_port src_port gt 1024
dst 目标IP匹配 acl vip dst 10.0.0.100
dst_port 目标端口匹配 acl https_port dst_port 443

HTTP头部匹配

语法 说明 示例
hdr(<name>) 检查头部存在/值 acl has_token hdr(X-Auth-Token) -m found
hdr_reg(<name>) 正则匹配头部值 `acl is_bot hdr_reg(User-Agent) (bot
hdr_sub(<name>) 头部包含子串 acl is_curl hdr_sub(User-Agent) curl
hdr_beg(<name>) 头部开头匹配 acl is_moz hdr_beg(User-Agent) Mozilla
hdr_cnt(<name>) 头部数量检查 acl many_cookies hdr_cnt(Cookie) gt 5

HTTP方法/版本

条件类型 说明 示例
method HTTP方法匹配 acl is_post method POST
method_len 方法长度比较 acl long_method method_len gt 5
ver HTTP版本 acl http2 ver 2
3）标志项详解
标志 说明 示例
-i 忽略大小写 hdr(host) -i EXAMPLE.COM
-m 匹配模式 -m str：字符串匹配 -m beg：开头匹配 -m end：结尾匹配 -m sub：子串匹配 -m reg：正则匹配 -m found：存在即匹配
-f 从文件加载 src -f /path/to/ip.list
-n 数值比较 path_len -n gt 100

（4）ACL配置选项的实验（举一个例子）

1）添加基础acl规则和hdr_dom(host)

解释：

  • hdr_dom(host) ------ 精确匹配 Host 头
  • -i ------ 忽略大小写
  • www.lincoln.org ------ hdr_dom(host)所匹配的域名
  • if test ------ 条件语句，即匹配test这个acl规则

测试

可以看到，设置了acl规则后，我们访问www.lincoln.org就会到RS1主机，这就是acl规则

（5）实验**------**域名匹配

进入haproxy的配置文件

测试结果：

复制代码 
[root@Client ~]# curl www.lincoln.org
RS1 - 172.25.254.10
[root@Client ~]# curl www.lincoln.org
RS2 - 172.25.254.20

10、自定义错误页面

（1）概念

在 HAProxy 中，自定义报错页面 是一项关键功能，它允许你替换 HAProxy 生成的默认错误响应（通常是简短、技术性的纯文本或 JSON），为用户或客户端提供更友好、更专业、更具品牌特色或包含更多指导信息的 HTML 错误页面。

（2）实验

写了Listen的话frontend和backend就要记得关闭！

建立自定义报错文件

测试

关闭两个RS的nginx，模拟服务断开

然后浏览器访问ip，就能看到自定义报错界面了

11、HAProxy****四层负载

HAProxy 是一个高性能、高可用性 的负载均衡器和反向代理软件。它的四层负载均衡模式，通常称为 TCP 模式 或 Layer 4 (L4) 模式 ，专注于在传输层（TCP） 工作。这意味着 HAProxy 在此模式下不解析应用层协议（如 HTTP）的内容，它只处理 TCP 连接本身。

**（1）实验------**对 MySQL 服务实现四层负载

两台RS安装mariadb-server

Client安装mariadb（注意不是mariadb-server）

测试

12、证书

（1）证书制作

所有主机都关闭SELinux（命令setenforce 0）

解释：

  1. openssl req

    • 这是 OpenSSL 的子命令，用于处理证书签名请求 。虽然名字叫 req，但结合 -x509 选项时，它可以直接生成自签名证书，而无需先生成 CSR。

  2. -newkey rsa:2048

    • -newkey：指示 OpenSSL 生成一个新的私钥。

    • rsa:2048：指定新私钥的算法为 RSA ，密钥长度为 2048 位。这是目前广泛使用的安全标准。

  3. -nodes

    • 这个选项的意思是 "不要用密码加密私钥"。

    • 如果省略 -nodes，OpenSSL 会在生成私钥时提示你设置一个密码。每次 HAProxy（或其他服务）启动使用这个私钥时，都需要输入密码，这对于自动启动的服务非常不便。

    • 重要提示： 使用 -nodes 意味着私钥文件 (lincoln.org.key) 是未加密 存储在磁盘上的。必须严格限制该文件的访问权限（通常设置为 600 或 400，仅限 root 或特定服务用户读取），否则存在安全风险。

  4. -sha256

    • 指定生成证书请求（以及最终证书）时使用的哈希算法 为 SHA-256。

    • 这是当前推荐的安全哈希算法，替代了较弱的 SHA-1 或 MD5。

  5. -keyout /etc/haproxy/certs/ lincoln.org.key

    • -keyout：指定新生成的私钥应保存到的文件路径和名称。

    • 这里私钥将被保存到 /etc/haproxy/certs/lincoln.org.key。确保 /etc/haproxy/certs/ 目录存在，或者你有权限创建它。

  6. -x509

    • 这是命令的核心选项，改变了 openssl req 的默认行为。

    • 通常 req 用于生成证书签名请求，需要提交给证书颁发机构 (CA) 签名。

    • -x509 选项告诉 OpenSSL 直接生成一个自签名的 X.509 证书，而不是生成 CSR。该证书将使用刚刚生成的私钥进行签名。

  7. -days 365

    • 指定生成的自签名证书的有效期，单位为天。

    • 这里设置为 365 天 （1 年）。你可以根据需要调整这个值（例如 -days 730 表示 2 年）。

  8. -out /etc/haproxy/certs/ lincoln.org.crt

    • -out：指定生成的自签名证书应保存到的文件路径和名称。

    • 这里证书将被保存到 /etc/haproxy/certs/lincoln.org.crt。

按照提示来输入名字那些

之后将key和crt一起放到.pem里

这样证书就生成完毕了

进haproxy配置文件配置

（2）测试访问

结束

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