一、负载均衡基础
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定义与价值
- 负载均衡（LB）：将网络流量分配到多台服务器的技术，提升系统吞吐量、可用性和可扩展性。
- 七层代理：基于应用层协议（如HTTP/HTTPS）进行流量分发，支持URL解析、Cookie会话保持等高级功能。
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四层 vs 七层对比
特性 四层负载均衡 七层负载均衡 工作层级 传输层（IP+端口） 应用层（解析HTTP请求） 典型设备/软件 LVS、Nginx（upstream模块） Nginx（proxy_pass）、HAProxy 优点 高性能、低延迟 精准流量控制、会话粘性 缺点 无法识别应用层特征 需解析报文，性能略低
二、HAProxy核心特性
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架构设计
- 单进程多线程模型：主进程管理连接池，子线程处理请求，资源利用率高。
- 模块化设计：支持插件扩展（如统计页面、SSL加密）。
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关键功能
- 会话保持：通过Cookie或源地址哈希实现用户粘性。
- 健康检查：主动探测后端服务状态（TCP连通性、HTTP响应码）。
- 动态权重调整 ：实时根据服务器负载分配流量（如
roundrobin算法）。
三、安装与配置详解
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环境准备
- 依赖项：GCC、OpenSSL（用于HTTPS）、Perl（ACL脚本支持）。
- 生产环境建议 ：启用
daemon模式、限制最大连接数（maxconn=10000）。
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配置文件结构
bash
# global段：全局参数
global
log /var/log/haproxy.log local0
chroot /var/lib/haproxy
pidfile /var/run/haproxy.pid
maxconn 100000
nbproc 2 # 多进程绑定CPU核心
cpu-map 1 0 # 进程1绑定CPU 0核
# defaults段：默认配置模板
defaults
mode http
log global
option httplog # 记录请求日志
timeout client 60s # 客户端超时时间
retries 3 # 失败重试次数
# frontend段：前端监听规则
frontend webserver_80
bind *:80
mode http
use_backend webcluster
# backend段：后端服务器组
backend webcluster
mode http
balance roundrobin # 动态轮询算法
server web1 192.168.0.101:80 check inter 3s fall 3 rise 5
server web2 192.168.0.102:80 check inter 3s fall 3 rise 5高级配置示例
- HTTPS卸载：将SSL握手压力转移至后端
frontend https_term
bind *:443 ssl crt /path/to/cert.pem
mode http
use_backend webcluster
路径重写：动态修改请求路径
frontend rewrite_demo
acl path_api path_beg -i /api
use_backend api_server if path_api
use_backend static_server otherwise
四、调度算法深度解析
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静态算法
static-rr：固定顺序分配请求，适合无状态服务（如静态文件缓存）。first：强制按服务器列表顺序分配，忽略权重（适用于简单场景）。
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动态算法
roundrobin：加权轮询（权重范围0~256），新服务器可配置慢启动（逐步增加权重）。leastconn：优先选择当前连接数最少的服务器，适合数据库集群。source：基于客户端IP哈希分配（如CDN边缘节点负载均衡）。
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混合算法
url_param：根据URL参数值分配流量（如电商订单追踪）。hdr：根据HTTP头信息（如User-Agent）分流不同浏览器类型。
五、高级功能实战
- 访问控制（ACL）
域名过滤：仅允许特定域名访问
acl allowed_domain hdr(host) -m sub .example.com
use_backend secure_server if allowed_domain
IP黑名单：阻止恶意IP访问
acl bad_ip src 192.168.1.0/24
http-request deny if bad_ip
路径匹配 ：实现动静分离（如将/api请求路由至API服务器）
2. 会话管理
Cookie注入：生成唯一Session ID并持久化
cookie SESSID insert indirect nocache maxidle 300s
Sticky-Session：基于源地址或Cookie实现会话保持
3. 故障转移
备份服务器：当主服务器宕机时自动切换
server backup_web1 192.168.0.103:80 backup inter 5s fall 2 rise 3
优雅降级 ：标记服务器为维护状态（disabled），避免流量冲击
六、性能优化与监控
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调优参数
- 连接复用 ：减少TCP三次握手开销（
option http-keep-alive）。 - 超时设置 ：合理配置客户端/服务器超时时间（如
timeout connect 10s）。 - 内存优化 ：通过
maxconn限制并发连接数，避免内存耗尽。
- 连接复用 ：减少TCP三次握手开销（
-
监控工具
- Web仪表盘 ：访问
http://<HAProxy IP>:8888/status查看实时指标4。 - Prometheus集成 ：暴露metrics端点（
stats socket /var/lib/haproxy/stats）。 - 日志分析 ：解析
/var/log/haproxy.log定位异常流量4。
- Web仪表盘 ：访问
七、典型应用场景
- Web服务反向代理 ：将
www.example.com流量分发至多个Tomcat实例。 - 微服务网关：根据请求路径路由至不同的Spring Cloud服务。
- 混合协议处理：同时支持HTTP（七层）与MySQL（四层）负载均衡。
- 安全防护 ：通过ACL过滤恶意爬虫（如屏蔽
curl请求）。
haproxy的基本配置和实现
调度器配置
1.安装haproxy
root@haproxy \~\]# dnf install haproxy.x86_64 -y \[root@haproxy \~\]# systemctl enable haproxy.service --now
2.实现基本负载
root@haproxy \~\]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg backend webserver-80-web1 server web1 192.168.0.10:80 check inter 3s fall 3 rise 5 backend webserver-80-web2 server web2 192.168.0.20:80 check inter 3s fall 3 rise 5 \[root@haproxy \~\]# systemctl restart haproxy.service
服务器配置
1.安装httpd
root@webserver1 \~\]# yum install httpd -y \[root@webserver2 \~\]# yum install httpd -y
2.配置静态页面
root@webserver1 \~\]# echo webserver1 - 192.168.0.10 \> /var/www/html/index.html \[root@webserver2 \~\]# echo webserver2 - 192.168.0.20 \> /var/www/html/index.html 验证 \[root@webserver1 \~\]# curl 192.168.0.10 webserver1 - 192.168.0.10 \[root@webserver2 \~\]# curl 192.168.0.20 webserver2 - 192.168.0.20
调度器的负载均衡
root@haproxy \~\]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg frontend webcluster bind \*:80 mode http use_backend webserver-80 backend webserver-80 server web1 192.168.0.10:80 check inter 3s fall 3 rise 5 server web2 192.168.0.20:80 check inter 3s fall 3 rise 5 \[root@haproxy \~\]# systemctl restart haproxy.service 测试 \[root@haproxy \~\]# curl 172.25.254.100 webserver1 - 192.168.0.10 \[root@haproxy \~\]# curl 172.25.254.100 webserver2 - 192.168.0.20 \[root@haproxy \~\]# curl 172.25.254.100 webserver1 - 192.168.0.10 \[root@haproxy \~\]# curl 172.25.254.100 webserver2 - 192.168.0.20