HAProxy 与 Tomcat

一、HAProxy 负载均衡

（一）HAProxy 概述

HAProxy 是一款使用 C 语言编写的自由开源软件，核心功能包括高可用性保障 、负载均衡 以及基于 TCP/HTTP 协议的应用代理。其特点如下：

适用场景：特别适合高并发 Web 站点，支持会话保持与七层（HTTP）请求处理，可轻松应对数万级并发连接。

运行模型：采用事件驱动的单一进程模型，避免多进程 / 多线程的内存限制与锁竞争问题；在多核系统上需优化以提升 CPU 利用率。

行业应用：GitHub、Stack Overflow、Twitter、亚马逊 AWS 等知名平台均采用 HAProxy 作为负载均衡解决方案。

（二）负载均衡层级划分

负载均衡按网络协议层级可分为以下几类，HAProxy 支持四层（TCP）与七层（HTTP）负载均衡：

|----------|----------------------------------|----------------------|---------------------------|
| 层级 | 核心原理 | 典型产品 | 适用场景 |
| 二层（MAC） | 基于虚拟 MAC 地址转发请求，响应由后端真实 MAC 地址处理 | 交换机（如 Cisco） | 局域网内低延迟转发 |
| 三层（IP） | 基于虚拟 IP 地址（VIP）转发请求，分配至后端真实 IP | 路由器、LVS | 跨网段路由转发 |
| 四层（TCP） | 基于 "IP + 端口" 接收请求，转发至后端对应服务端口 | F5、LVS、HAProxy、Nginx | TCP 协议服务（如数据库、SSH） |
| 七层（HTTP） | 基于 URL、主机名、请求头等应用层信息转发请求 | HAProxy、Nginx、Apache | Web 服务（HTTP/HTTPS）、API 接口 |

（三）HAProxy 安装部署

HAProxy 支持 yum 安装与源码安装，源码安装可自定义功能，是生产环境常用方式。

1. 环境准备

关闭防火墙与 SELinux（避免端口拦截）：

复制代码

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld

setenforce 0 && sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config

2. 安装方式一：yum 安装（简单快速）

复制代码

yum -y install haproxy

3. 安装方式二：源码安装（推荐，自定义功能）

（1）下载源码包

HAProxy 源码包下载地址：https://src.fedoraproject.org/repo/pkgs/haproxy/

以 haproxy-2.1.3.tar.gz 为例，上传至服务器后执行以下操作。

（2）安装编译依赖

复制代码

yum -y install make gcc pcre-devel bzip2-devel openssl-devel systemd-devel gcc-c++ zlib-devel lua

（3）创建 HAProxy 专用用户

复制代码

useradd -r -M -s /sbin/nologin haproxy 
# -r：系统用户；-M：不创建家目录；-s：禁止登录

（4）解压与编译安装

复制代码

# 解压源码包

tar -xzvf haproxy-2.1.3.tar.gz

cd haproxy-2.1.3/

# 清理旧编译文件

make clean

# 编译（启用 OpenSSL、Zlib、PCRE、Systemd 支持）

make -j $(grep 'processor' /proc/cpuinfo | wc -l) \

TARGET=linux-glibc \

USE_OPENSSL=1 \

USE_ZLIB=1 \

USE_PCRE=1 \

USE_SYSTEMD=1

# 安装至指定目录

make install PREFIX=/usr/local/haproxy

# 复制命令至系统路径（方便全局调用）

cp haproxy /usr/sbin/

（5）配置内核参数

启用 IP 非本地绑定与 IP 转发（确保 HAProxy 可绑定虚拟 IP 并转发请求）：

复制代码

vim /etc/sysctl.conf

# 添加以下两行

net.ipv4.ip_nonlocal_bind = 1 # 允许绑定非本地 IP

net.ipv4.ip_forward = 1 # 启用 IP 转发

# 加载内核参数

sysctl -p

（四）HAProxy 配置文件

HAProxy 核心配置文件为 /etc/haproxy/haproxy.cfg，需手动创建并配置全局参数、默认参数、监控页面与后端集群。

1. 配置文件模板

复制代码

# -------------------------- 全局配置（global）--------------------------

global

log 127.0.0.1 local0 info # 日志输出：本地 syslog（local0），级别 info

maxconn 20480 # 全局最大并发连接数

pidfile /var/run/haproxy.pid # 进程 PID 文件路径

user haproxy # 运行 HAProxy 的用户

group haproxy # 运行 HAProxy 的用户组

daemon # 后台运行模式

# -------------------------- 默认参数（defaults）--------------------------

defaults

mode http # 代理模式：http（七层）/ tcp（四层）

log global # 继承 global 段的日志配置

option dontlognull # 不记录空连接日志

option httpclose # 每次请求后关闭 HTTP 连接

option httplog # 记录 HTTP 详细日志（请求方法、URL、状态码等）

option redispatch # 后端服务器不可用时，重新分配请求

balance roundrobin # 负载均衡算法：轮询（roundrobin）

timeout connect 10s # 连接后端服务器超时时间

timeout client 10s # 客户端请求超时时间

timeout server 10s # 后端服务器响应超时时间

timeout check 10s # 健康检查超时时间

maxconn 60000 # 每个前端/后端的最大并发连接数

retries 3 # 连接失败重试次数（超过则标记服务器不可用）

# -------------------------- 监控页面配置（listen）--------------------------

listen admin_stats

bind 0.0.0.0:8189 # 监控页面监听地址与端口

stats enable # 启用监控功能

mode http # 监控页面使用 HTTP 协议

log global # 继承日志配置

stats uri /haproxy_stats # 监控页面访问路径（如 http://IP:8189/haproxy_stats）

stats realm Haproxy\ Statistics # 监控页面登录提示

stats auth admin:admin # 监控页面账号密码（格式：用户名:密码）

stats admin if TRUE # 允许手动启用/禁用后端服务器

stats refresh 30s # 监控页面自动刷新时间（30秒）

# -------------------------- Web 集群配置（listen）--------------------------

listen webcluster

bind 0.0.0.0:80 # 前端监听端口（HTTP 默认 80）

mode http # 七层代理模式

log global # 继承日志配置

maxconn 3000 # 该集群最大并发连接数

balance roundrobin # 轮询算法

cookie SESSION_COOKIE insert indirect nocache # 会话保持（基于 Cookie）

server rs1 192.168.100.20:80 check # 后端服务器 1（check：启用健康检查）

server rs2 192.168.100.30:80 check # 后端服务器 2

2. 核心配置说明

global 段：全局参数，影响 HAProxy 整体运行（如日志、用户、进程模式）。

defaults 段：默认参数，所有 listen/frontend/backend 段若未单独配置，将继承此处参数。

listen 段：frontend（前端请求接收）与 backend（后端集群）的组合，适用于简单场景（如监控页面、Web 集群）。

frontend / backend 段（扩展）：复杂场景下拆分前端与后端（如多前端端口对应不同后端集群），HAProxy 1.3 后支持。

（五）HAProxy 服务管理

1. 创建 Systemd 服务单元

为 HAProxy 创建系统服务文件，支持 systemctl 管理：

复制代码

vim /usr/lib/systemd/system/haproxy.service

写入以下内容：

复制代码

[Unit]

Description=HAProxy Load Balancer # 服务描述

After=syslog.target network.target # 依赖服务（日志、网络启动后再启动）

[Service]

# 启动前检查配置文件合法性

ExecStartPre=/usr/local/haproxy/sbin/haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -c -q

# 启动命令（-Ws：支持 Systemd 管理；-p：指定 PID 文件）

ExecStart=/usr/local/haproxy/sbin/haproxy -Ws -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -p /var/run/haproxy.pid

# 重载配置（无需重启服务）

ExecReload=/bin/kill -USR2 $MAINPID

[Install]

WantedBy=multi-user.target # 多用户模式下启动

2. 服务操作命令

复制代码

# 重新加载 Systemd 配置

systemctl daemon-reload

# 启动 HAProxy

systemctl start haproxy

# 设置开机自启

systemctl enable haproxy

# 查看服务状态

systemctl status haproxy

# 重载配置（修改 cfg 后无需重启）

systemctl reload haproxy

（六）HAProxy 日志配置

HAProxy 自身不存储日志，需配合系统日志服务（如 rsyslog）实现日志收集。

1. 配置 rsyslog

复制代码

vim /etc/rsyslog.conf

取消以下两行注释（启用 UDP 监听，接收 HAProxy 日志）：

$ModLoad imudp

$UDPServerRun 514
添加 HAProxy 日志存储路径：

local0.* /var/log/haproxy.log # local0 设施的日志写入该文件

2. 重启 rsyslog 服务

复制代码

systemctl restart rsyslog

systemctl enable rsyslog

3. 验证日志

访问 HAProxy 代理的服务后，查看日志文件：

复制代码

tail -f /var/log/haproxy.log

二、Tomcat 应用服务器

（一）Tomcat 概述

Tomcat 是一款免费开源的 Java Servlet 容器，属于轻量级 Web 应用服务器，核心特点如下：

功能定位：运行 Java Web 应用（如 JSP、Servlet），是开发与调试 Java Web 程序的首选工具。

运行依赖：需基于 JDK（Java Development Kit）或 JRE（Java Runtime Environment）环境。

中间件对比：

- 小型项目 / 个人开发：Tomcat（轻量、易用）。

- Linux 环境 / 轻量需求：Jetty（比 Tomcat 更轻量）。

- 大型商业项目：JBoss、WebLogic、WebSphere（支持集群、高可用，收费）。

（二）Tomcat 部署步骤

1. 环境准备

关闭防火墙与 SELinux（同 HAProxy 环境准备步骤）。

安装 JDK（Tomcat 运行依赖）：

yum -y install java-11-openjdk # 安装 OpenJDK 11（推荐版本）

java -version # 验证安装（显示类似 "openjdk version 11.0.20" 即成功）

2. 解压与安装 Tomcat

下载 Tomcat 压缩包：访问 Tomcat 官网，下载对应版本（如 apache-tomcat-10.0.23.tar.gz）。

解压至指定目录并创建软链接（方便后续操作）：

解压至 /usr/local/

tar -xzvf apache-tomcat-10.0.23.tar.gz -C /usr/local/

进入 /usr/local/ 目录

cd /usr/local/

创建软链接（简化路径，后续可通过 /usr/local/tomcat 访问）

ln -s apache-tomcat-10.0.23/ tomcat

3. 自定义测试页面

Tomcat 默认网页路径为 /usr/local/tomcat/webapps/ROOT/，可创建自定义 JSP 页面验证功能：

复制代码

# 创建测试页面目录

mkdir /usr/local/tomcat/webapps/test

# 创建 JSP 测试页面

vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp

写入以下内容（简单输出 "Hello World"）：

复制代码

<html>

<head>

    <title>Tomcat Test Page</title>

</head>

<body>

    <%

        out.println("Hello World from Tomcat!"); // Java 代码片段

    %>

</body>

</html>

（三）Tomcat 服务管理

1. 启动与停止 Tomcat

复制代码

# 进入 Tomcat 二进制文件目录

cd /usr/local/tomcat/bin

# 启动 Tomcat（脚本为 startup.sh）

./startup.sh

# 停止 Tomcat（脚本为 shutdown.sh 或 catalina.sh）

./shutdown.sh

# 或

./catalina.sh stop

2. 验证服务状态

查看 Tomcat 默认端口（8080）是否启用：

ss -tuln | grep 8080 # 显示 "LISTEN 0 100 :::8080 :::*" 即成功
网页验证：

- 访问 Tomcat 首页：http://服务器IP:8080（如 http://192.168.100.10:8080）。

- 访问自定义测试页：http://服务器IP:8080/test/（显示 "Hello World from Tomcat!" 即成功）。

（四）Tomcat 管理页面配置

Tomcat 首页包含 Server Status（服务状态） 、Manager App（应用管理） 、Host Manager（主机管理） 三个功能入口，默认点击会报 403 错误，需配置权限与访问控制。

1. 配置 Host Manager 页面（主机管理）

（1）添加用户角色与账号

编辑 Tomcat 用户配置文件：

复制代码

vim /usr/local/tomcat/conf/tomcat-users.xml

在 <tomcat-users> 标签内添加以下内容（配置 admin-gui 角色与账号）：

复制代码

<role rolename="admin-gui"/> <!-- Host Manager 所需角色 -->

<user username="tomcat" password="123456" roles="admin-gui"/> 
<!-- 账号：tomcat，密码：123456 -->

（2）允许指定网段访问

编辑 Host Manager 上下文配置文件：

复制代码

vim /usr/local/tomcat/webapps/host-manager/META-INF/context.xml

修改 allow 属性，允许 192.168.100.0/24 网段访问（示例）：

复制代码

<Context antiResourceLocking="false" privileged="true">

<Valve className="org.apache.catalina.valves.RemoteAddrValve"

allow="192\.168\.100\.\d+|127\.\d+\.\d+\.\d+|::1|0:0:0:0:0:0:0:1" /> <!-- 允许的 IP 段 -->

</Context>

（3）重启 Tomcat

复制代码

/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh stop

/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh start

（4）验证访问

访问 http://服务器IP:8080，点击 Host Manager，输入账号 tomcat、密码 123456，即可正常进入。

2. 配置 Server Status 与 Manager App 页面

（1）添加 Manager 角色

编辑 tomcat-users.xml，添加 manager-gui 角色（Server Status 与 Manager App 所需）：

复制代码

vim /usr/local/tomcat/conf/tomcat-users.xml

修改为以下内容：

复制代码

<role rolename="admin-gui"/>

<role rolename="manager-gui"/> <!-- Server Status/Manager App 所需角色 -->

<user username="tomcat" password="123456" roles="admin-gui,manager-gui"/> 
<!-- 同时拥有两个角色 -->

（2）允许指定网段访问 Manager App

编辑 Manager App 上下文配置文件：

复制代码

vim /usr/local/tomcat/webapps/manager/META-INF/context.xml

同样修改 allow 属性，允许 192.168.100.0/24 网段访问（与 Host Manager 配置逻辑一致）：

复制代码

<Context antiResourceLocking="false" privileged="true">

<Valve className="org.apache.catalina.valves.RemoteAddrValve"

allow="192\.168\.100\.\d+|127\.\d+\.\d+\.\d+|::1|0:0:0:0:0:0:0:1" />

</Context>

（3）重启 Tomcat 生效

复制代码

/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh stop

/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh start

（4）验证访问

访问 http://服务器IP:8080，点击 Server Status：可查看 Tomcat 服务状态（如 JVM 内存使用、线程数、连接器状态等）。

点击 Manager App：可管理 Web 应用（如部署 / 卸载 WAR 包、启动 / 停止应用、查看应用状态等）。

三、总结

HAProxy：核心用于负载均衡与高可用，支持四层（TCP）与七层（HTTP）代理，通过配置文件定义前端监听、后端集群与健康检查，配合 rsyslog 实现日志收集，适合高并发场景。
Tomcat：轻量级 Java Web 容器，依赖 JDK 环境运行，通过 tomcat-users.xml 与上下文配置文件开放管理页面，支持 WAR 包自动部署，是中小型 Java Web 应用的首选。
联动场景：HAProxy 作为前端入口，后端挂载多台 Tomcat 形成集群，可有效分散请求压力，避免单点故障，提升应用的可用性与并发处理能力。

HAProxy 与 Tomcat