HAProxy 七层负载均衡器笔记

笔记说明：本文档旨在系统性地梳理HAProxy的核心概念、配置文件结构、调度算法，并提供基础搭建、日志配置、多进程/线程管理及热更新等实验步骤，作为学习和配置HAProxy的参考手册。

一、HAProxy 概述与核心概念

1.1 负载均衡与HAProxy简介

负载均衡：一种高可用反向代理技术，将业务流量分担到多台后端服务器，以提升并发处理能力、实现高可用并方便水平扩展。
为什么用它：动态水平扩展（用户无感知）、解决单服务器瓶颈、节约公网IP、隐藏内网IP提高安全性、配置相对简单且功能丰富。
HAProxy：由Willy Tarreau用C语言开发的高性能负载均衡软件。特点包括支持高并发（万级以上）、支持TCP/HTTP七层代理、基于cookie的持久性、自动故障切换以及提供详细的Web状态统计页面。

1.2 四层与七层负载均衡对比

HAProxy既可以作为四层（传输层）也可作为七层（应用层）负载均衡器。

维度	四层负载均衡 (如LVS)	七层负载均衡 (如HAProxy)
工作层次	传输层及以下（IP+端口）	应用层及以下（可解析HTTP头、URL等）
性能	高（不解析报文内容，直接转发）	相对较低（需要解析应用层信息）
原理	基于IP和端口的NAT转发	基于虚拟URL或主机IP的代理
核心功能	地址转换、端口映射	内容交换、会话保持、路径匹配
安全性	难以识别应用层攻击	可防御部分应用层攻击（如SYN Flood）

1.3 HAProxy的核心组件与配置结构

HAProxy的配置文件 /etc/haproxy/haproxy.cfg 主要由两大部分组成：

global：全局配置段。用于设置进程管理、安全限制、性能调优和日志等参数，影响HAProxy自身的运行。
proxies：代理配置段。包含以下四种关键组件：
- defaults：为其他代理配置段提供默认参数，减少重复配置。
- frontend：前端配置，定义客户端如何连接进来（监听IP和端口）。
- backend：后端配置，定义一组真实服务器（RS）及其选项。
- listen：一种混合配置，同时定义了frontend和backend，适用于简单的场景。

二、HAProxy 基础配置实验

2.1 实验环境规划

HAProxy主机 ：双网卡（eth0: 172.25.254.100 对外，eth1: 192.168.0.100 对内），开启IP转发。
RS1 (Web服务器1) ：192.168.0.10，提供Web服务，测试页面内容为 webserver1 - 192.168.0.10。
RS2 (Web服务器2) ：192.168.0.20，提供Web服务，测试页面内容为 webserver2 - 192.168.0.20。
客户端 ：172.25.254.10，用于访问HAProxy的VIP进行测试。

2.2 安装与基础负载均衡配置

安装HAProxy

bash 复制代码

dnf install haproxy -y
haproxy -v  # 查看版本
systemctl enable --now haproxy

基础配置示例 (frontend/backend分离)

bash 复制代码

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

添加以下内容（注意要保留或整合原有的global和defaults配置）：

haproxy

复制代码

frontend webcluster
    bind *:80                 # 监听所有IP的80端口
    mode http                 # 工作模式为HTTP七层
    use_backend webserver-80   # 转发到名为webserver-80的后端

backend webserver-80
    mode http
    # server <名称> <IP:端口> check [健康检查参数]
    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

check：启用健康检查。
inter 3s：每隔3秒检查一次。
fall 3：连续失败3次标记为宕机。
rise 5：连续成功5次标记为在线。

使用listen简化配置（适用于简单场景）

haproxy

复制代码

listen webcluster
    bind *:80
    mode http
    server haha 192.168.0.10:80 check inter 3s fall 3 rise 5
    server hehe 192.168.0.20:80 check inter 3s fall 3 rise 5

验证负载均衡

bash 复制代码

systemctl restart haproxy
# 在客户端多次访问
for N in {1..6}; do curl 172.25.254.100; done
# 应看到RS1和RS2的页面轮询输出

2.3 配置日志到指定服务器

HAProxy默认将日志输出到标准输出，通常需要重定向到syslog。

在RS1 (192.168.0.10) 上开启UDP日志接收

bash 复制代码

vim /etc/rsyslog.conf
# 取消以下两行的注释
module(load="imudp")
input(type="imudp" port="514")
systemctl restart rsyslog

在HAProxy主机上配置发送日志

haproxy

复制代码

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
global
    log 192.168.0.10 local2  # 将日志发往RS1的UDP 514端口

验证日志

在客户端访问HAProxy后，在RS1上查看日志：
bash 复制代码
```
tail -f /var/log/messages
# 应能看到包含请求信息的HAProxy日志条目
```

2.4 socat工具实现动态热更新

socat是一个强大的工具，可以通过HAProxy的stats socket在运行时动态修改配置，无需重启服务。

配置并启用stats socket

haproxy

复制代码

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
global
    stats socket /var/lib/haproxy/stats mode 600 level admin
systemctl restart haproxy

安装socat并使用

bash 复制代码

dnf install socat -y
# 查看后端服务器信息
echo "show stat" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats
# 查看指定服务器的当前权重
echo "get weight webcluster/hehe" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats
# 动态修改权重 (例如将hehe的权重改为4)
echo "set weight webcluster/hehe 4" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats
# 再次验证权重变化
echo "get weight webcluster/hehe" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats

验证权重效果

bash 复制代码

# 在客户端多次访问，观察hehe (192.168.0.20) 出现的比例是否提高
for i in {1..10}; do curl 172.25.254.100; done

三、HAProxy 高级配置与调度算法

3.1 多进程与多线程配置

HAProxy支持多进程和多线程模式以利用多核CPU，但两者不能同时启用。

多进程配置 (nbproc)

bash 复制代码

global
    nbproc 2                # 启动2个进程
    cpu-map 1 0             # 绑定进程1到CPU 0
    cpu-map 2 1             # 绑定进程2到CPU 1
    # 为不同进程配置独立的socket，方便管理
    stats socket /var/lib/haproxy/haproxy1 mode 600 level admin process 1
    stats socket /var/lib/haproxy/haproxy2 mode 600 level admin process 2

注意：多进程模式下，每个进程独立，需要通过进程ID或独立的socket进行管理。

多线程配置 (nbthread)

bash 复制代码

global
    nbthread 4              # 启用4个线程
    cpu-map auto:1/1-4 0-3  # 将1-4线程绑定到CPU 0-3

3.2 调度算法详解

通过 balance 关键字在listen或backend中指定。

1. 静态算法（权重不支持运行时动态调整）

static-rr ：基于权重的轮询。与rr类似，但权重在运行时不能通过socat等工具修改。
bash 复制代码
```
balance static-rr
server web1 192.168.0.10:80 weight 2 check
server web2 192.168.0.20:80 weight 1 check
```
first ：根据服务器在配置文件中出现的顺序分配请求。只有第一台服务器的并发连接数达到其maxconn限制后，才会使用下一台。忽略权重。
bash 复制代码
```
balance first
server web1 192.168.0.10:80 maxconn 3 check
server web2 192.168.0.20:80 check
```

2. 动态算法（考虑后端服务器实时负载）

roundrobin：基于权重的轮询，支持运行时调整权重。这是最常用的算法之一。
leastconn：将请求分配给当前活动连接数最少的服务器，适用于长连接场景（如数据库）。
source：对客户端IP进行哈希，确保来自同一IP的请求始终发往同一台服务器，实现会话保持。

总结

HAProxy是一款功能强大且灵活的七层负载均衡器。其核心优势在于丰富的调度算法 、细致的健康检查机制 以及通过 socat实现的热更新能力 ，使其能够在不中断服务的情况下进行动态调整。掌握其配置文件结构（global、frontend、backend）是进行高效管理的基础。