学习 Haproxy （六）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　HAProxy

HAProxy是免费高效可靠的高可用及负载均衡解决方案，该软件非常适合于处理高负载
站点的七层数据请求，HAProxy的工作模式使其可以非常容易且安全地集成到我们现有的站点
架构中。使用类似的代理软件还可以对外屏蔽内部真实Web服务器，防止内部服务器遭受外部攻击

Haproxy有8种负载均衡算法（balance），分别如下：

1.balance roundrobin # 轮询，软负载均衡基本都具备这种算法

2.balance static-rr # 根据权重，建议使用

3.balance leastconn # 最少连接者先处理，建议使用

4.balance source # 根据请求源IP，建议使用

5.balance uri # 根据请求的URI

6.balance url_param，# 根据请求的URl参数'balance url_param' requires an URL parameter name

7.balance hdr(name) # 根据HTTP请求头来锁定每一次HTTP请求

8.balance rdp-cookie(name) # 根据据cookie(name)来锁定并哈希每一次TCP请求

由于负载请求分发到不同服务器，可能导致Session会话不同步的问题，若想实现会话共享或保持，可采用如下3种方式：

1.用户IP 识别

haroxy 将用户IP经过hash计算后指定到固定的真实服务器上（类似于nginx 的IP hash 指令）

配置指令

balance source

2.Cookie 识别

haproxy 将WEB服务端发送给客户端的cookie中插入(或添加加前缀)haproxy定义的后端的服务器COOKIE ID。

配置指令例举

cookie SESSION_COOKIE insert indirect nocache

用firebug可以观察到用户的请求头的cookie里有类似” Cookie jsessionid=0bc588656ca05ecf7588c65f9be214f5; SESSION_COOKIE=app1” SESSION_COOKIE=app1就是haproxy添加的内容

3.Session 识别

haproxy 将后端服务器产生的session和后端服务器标识存在haproxy中的一张表里。客户端请求时先查询这张表。

配置指令例举

appsession JSESSIONID len 64 timeout 5h request-learn

安装部署HAProxy

环境准备：两台机器

linux-node1.example.com 192.168.56.11

linux-node2.example.com 192.168.56.12

salt 安装 haproxy

创建安装路径

mkdir /srv/salt/prod/
mkdir /srv/salt/prod/haproxy/files  -pv
mkdir /srv/salt/prod/pkg/files  -pv

依赖包配置文件

cd /srv/salt/prod/pkg
vim pkg-init.sls

pkg-init:
  pkg.installed:
    - names:
      - gcc
      - gcc-c++
      - glibc
      - make
      - autoconf
      - openssl
      - openssl-devel

将配置文件、启动文件复制到/srv/salt/prod/haproxy/files下

step1：
mv haproxy-1.6.2.tar.gz /srv/salt/prod/haproxy/files/
cd /srv/salt/prod/haproxy/files/
tar zxf haproxy-1.6.2.tar.gz
cd haproxy-1.6.2/examples/
vim haproxy.init
BIN=/usr/local/haporxy/sbin/$BASENAME
 
step2:：
cp haproxy.init /srv/salt/prod/haproxy/files/
 
step3：
cd /srv/salt/prod/haproxy/files
rm -rf haproxy-1.6.2

编写install.sls

vim install.sls
 
include:
  - pkg.pkg-init
 
haproxy-install:
  file.managed:
    - name: /usr/local/src/haproxy-1.6.2.tar.gz
    - source: salt://haproxy/files/haproxy-1.6.2.tar.gz
    - user: root
    - group: root
    - mode: 755
  cmd.run:
    - name: cd /usr/local/src && tar zxf haproxy-1.6.2.tar.gz && cd haproxy-1.6.2 && make TARGET=linux26 PREFIX=/usr/local/haproxy && make install PREFIX=/usr/local/haproxy
    - unless: test -d /usr/local/haproxy
    - require:
      - pkg: pkg-init
      - file: haproxy-install
 
haproxy-init:
  file.managed:
    - name: /etc/init.d/haproxy
    - source: salt://haproxy/files/haproxy.init
    - user: root
    - group: root
    - mode: 755
    - require:
      - cmd: haproxy-install
  cmd.run:
    - name: chkconfig --add haproxy
    - unless: chkconfig --list | grep haproxy
    - require:
      - file: /etc/init.d/haproxy
 
net.ipv4.ip_nonlocal_bind:
  sysctl.present:
    - value: 1
 
haproxy-config-dir:
  file.directory:
    - name: /etc/haproxy
    - user: root
    - group: root
    - mode: 755

提示：
1、如果是拷贝配置文件，确保$符号和配置之间没有空格，不然执行会出错，vim下，使用set list命令可以查看
2、层级关系是2、4、6个空格
建议先执行测试然后再实际配置修改，命令如下：
# salt '*' state.sls haproxy.install env=prod test=True

编写业务引用

haproxy配置文件
mkdir -p /srv/salt/prod/cluster/files
cd /srv/salt/prod/cluster/files/
 
vim /srv/salt/prod/cluster/files/haproxy-outside.cfg
global
maxconn 100000
chroot /usr/local/haproxy
uid 99
gid 99
daemon
nbproc 1
pidfile /usr/local/haproxy/logs/haproxy.pid
log 127.0.0.1 local3 info
defaults
option http-keep-alive
maxconn 100000
mode http
timeout connect 5000ms
timeout client 50000ms
timeout server 50000ms
listen stats
mode http
bind 0.0.0.0:8888
stats enable
stats uri /haproxy-status
stats auth haproxy:saltstack
frontend frontend_www_example_com
bind 192.168.3.11:80
mode http
option httplog
log global
default_backend backend_www_example_com
backend backend_www_example_com
option forwardfor header X-REAL-IP
option httpchk HEAD / HTTP/1.0
balance source
server web-node1 192.168.217.149:8080 check inter 2000 rise 30 fall 15
server web-node2 192.168.217.150:8080 check inter 2000 rise 30 fall 15
 
cd /srv/salt/prod/cluster/
vim /srv/salt/prod/cluster/haproxy-outside.sls
 
include:
  - haproxy.install
 
haproxy-service:
  file.managed:
    - name: /etc/haproxy/haproxy.cfg
    - source: salt://cluster/files/haproxy-outside.cfg
    - user: root
    - group: root
    - mode: 644
  service.running:
    - name: haproxy
    - enable: True
    - reload: True
    - require:
      - cmd: haproxy-init
    - watch:
      - file: haproxy-service

haproxy配置文件

编写top.sls

cd /srv/salt/base/
vim top.sls
 
base:
  '*':
    - init.env_init
prod:
  "node1":
    - cluster.haproxy-outside
  "node2":
    - cluster.haproxy-outside

执行安装配置

salt '*' state.highstate

Web查看服务状态

从web登陆192.168.217.149:8888/haproxy-status

用户名和密码在/srv/salt/prod/cluster/files/haproxy-outside.cfg中

grep 'auth' /srv/salt/prod/cluster/files/haproxy-outside.cfg
stats auth haproxy:saltstack

编辑haproxy配置文件，配置log，并启动

[root@linux-node1 ~]# cd /etc/haproxy/
[root@linux-node1 haproxy]# cat haproxy.cfg
global
#全局配置，在所有配置段中都生效
    log 127.0.0.1 local3 info
#记录日志
    chroot /var/lib/haproxy
    user haproxy
    group haproxy
    daemon
 
defaults
#默认配置，可以被前端和后端继承
    log global
#使用global的log设置
    mode http
#使用http模式，也可以使用tcp模式
    option httplog
#启动http请求的log
    option dontlognull
#在日志中不记录空连接（空连接：健康检查的链接）
    timeout connect 5000
 #长连接超时时间
    timeout client 50000
#客户端连接超时
    timeout server 50000
#RS连接超时
frontend www_chuck-blog_com
#前端配置 + 一个配置段的名字（最好不要乱写，和项目直接相关最佳）
    mode http
    #使用http模式，也可以使用tcp模式
    bind *:80
#监听80端口
    stats uri /haproxy?stats
    #状态页面dashboard
    default_backend www_chuck-blog_com_backend
#对应的backend名称
backend www_chuck-blog_com_backend
#对应的frontend的default_backend
#source cookie SERVERID
    option httpchk GET /index.html
#设置检测url的详细的页面
    balance roundrobin
#使用rr负载均衡方式
    server linux-node1 192.168.56.11:8080 check inter 2000 rise 3 fall 3 weight 5
    server linux-node2 192.168.56.12:8080 check inter 2000 rise 3 fall 3 weight 1
#RS健康检测时间间隔2秒，重试三次，失败三次不可用，权重1

打开rsyslog配置文件的注释

[root@linux-node1 haproxy]# vim /etc/rsyslog.conf
15 $ModLoad imudp #打开注释
16 $UDPServerRun 514 #打开注释
local7.* /var/log/boot.log
#在此行的下面添加如下内容
local3.* /var/log/haproxy.log
 #local3的路径

启动HAProxy

[root@linux-node1 haproxy]# systemctl restart rsyslog.service
[root@linux-node1 haproxy]# /etc/init.d/haproxy start

检查是否成功

查看检测状态

通过ACL设置虚拟主机

通过acl设置虚拟主机，一个前端可以对应多个后端

[root@linux-node1 haproxy]# cat haproxy.cfg
global
    log 127.0.0.1 local3 info
    chroot /var/lib/haproxy
    user haproxy
    group haproxy
    daemon
 
defaults
    log global
    mode http
    option httplog
    option dontlognull
    timeout connect 5000
    timeout client 50000
    timeout server 50000
frontend www_chuck-blog_com
    mode http
    bind *:80
    stats uri /haproxy?stats
　　 #默认的backend
    default_backend www_chuck-blog_com_backend
    acl is_other_chuck-blog_com hdr_end(host) other.chuck-blog.com
　　#is_other_chuck-blog_com：给此acl起一个名字；hdr(host)：固定格式，用来识别host，如果没有匹配到acl，即访问default的bankcend
    use_backend other_chuck-blog_com_backend if is_other_chuck-blog_com
　　#use_backend：关键词，使用哪个banckend；other_chuck-blog_com_backend：指定哪个backend的名称；if is_other_chuck-blog_com：用来判断acl
backend www_chuck-blog_com_backend
    option forwardfor header X-REAL-IP
    option httpchk GET /index.html
    balance roundrobin
    server linux-node1 192.168.56.11:8080 check inter 2000 rise 3 fall 3 weight 1 
 
backend other_chuck-blog_com_backend
    option forwardfor header X-REAL-IP
    option httpchk GET /index.html
    balance roundrobin
    server linux-node2 192.168.56.12:8080 check inter 2000 rise 3 fall 3 weight 1

重启

[root@linux-node1 ~]# systemctl reload haproxy

在本地电脑使用host解析

192.168.56.11 www.chuck-blog.com other.chuck-blog.com

通过浏览器访问不同的域名

在fortend添加acl，根据静态文件，设置不同的backend（类似于location）,注释的两行和前两行的意义相同

分别是通过url正则匹配和url的后缀匹配

acl is_static_reg url_reg /*.(css|jpg|png|js|jpeg|gif)$
use_backend other_chuck-blog_com_backend if is_static_reg
#acl is_static_path path_end .gif .png .css .jpg .jpeg
#use_backend other_chuck-blog_com_backend if is_static_path
 
[root@linux-node2 ~]# echo "This is a static test page " >/var/www/html/abc.js
[root@linux-node1 ~]# /etc/init.d/haproxy restart

打开浏览器查看

其它ACL 可以查看百度

acl is_do_path url_reg /chuck.do
use_backend other_chuck-blog_com_backend if is_do_path
acl is_UA_path hdr_reg(User-Agent) -i andriod #基于安卓手机
use_backend other_chuck-blog_com_backend if is_UA_path

HAProxy动态维护

在配置文件添加socket

[root@linux-node1 haproxy]# head -8 haproxy.cfg
global
    log 127.0.0.1 local3 info
    chroot /var/lib/haproxy
    user haproxy
    group haproxy
    daemon
    stats socket /var/lib/haproxy/haproxy.sock mode 600 level admin
　　#指定socket文件路径，权限，管理级别
    stats timeout 2m
　　#指定超时时间

重启服务生效

[root@linux-node1 haproxy]# /etc/init.d/haproxy restart

安装socat连接haproxy.sock文件

[root@linux-node1 ~]yum install -y socat

使用help查看socat的事情

[root@linux-node1 haproxy]# echo "help" |socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock
Unknown command. Please enter one of the following commands only :
  clear counters : clear max statistics counters (add 'all' for all counters)
  clear table    : remove an entry from a table
  help           : this message
  prompt         : toggle interactive mode with prompt
  quit           : disconnect
  show backend   : list backends in the current running config
  show info      : report information about the running process #查看所有信息
  show pools     : report information about the memory pools usage  #查看所有poll
  show stat      : report counters for each proxy and server        #显示状态
  show errors    : report last request and response errors for each proxy
  show sess [id] : report the list of current sessions or dump this session
  show table [id]: report table usage stats or dump this table's contents
  show servers state [id]: dump volatile server information (for backend <id>)
  get weight     : report a server's current weight    #获得权重信息
  set weight     : change a server's weight            #设置权重
  set server     : change a server's state, weight or address      #改变一个server的转态权重或地址
  set table [id] : update or create a table entry's data
  set timeout    : change a timeout setting
  set maxconn    : change a maxconn setting
  set rate-limit : change a rate limiting value
  disable        : put a server or frontend in maintenance mode        #将一个server或者fortend置于维护模式
  enable         : re-enable a server or frontend which is in maintenance mode      #启用一个维护状态的server或者frontend
  shutdown       : kill a session or a frontend (eg:to release listening ports)
  show acl [id]  : report avalaible acls or dump an acl's contents
  get acl        : reports the patterns matching a sample for an ACL
  add acl        : add acl entry
  del acl        : delete acl entry
  clear acl <id> : clear the content of this acl
  show map [id]  : report avalaible maps or dump a map's contents
  get map        : reports the keys and values matching a sample for a map
  set map        : modify map entry
  add map        : add map entry
  del map        : delete map entry
  clear map <id> : clear the content of this map
  set ssl <stmt> : set statement for ssl

设置监控

查看info信息，内容值可以利用来监控

[root@linux-node1 haproxy]# echo "show info" |socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock
Name: HAProxy
Version: 1.6.3
Release_date: 2015/12/25
Nbproc: 1
Process_num: 1
Pid: 6778
Uptime: 0d 0h16m20s
Uptime_sec: 980
Memmax_MB: 0
Ulimit-n: 4033
Maxsock: 4033
Maxconn: 2000
Hard_maxconn: 2000
CurrConns: 0
CumConns: 10
CumReq: 12
Maxpipes: 0
PipesUsed: 0
PipesFree: 0
ConnRate: 0
ConnRateLimit: 0
MaxConnRate: 2
SessRate: 0
SessRateLimit: 0
MaxSessRate: 2
CompressBpsIn: 0
CompressBpsOut: 0
CompressBpsRateLim: 0
Tasks: 8
Run_queue: 1
Idle_pct: 100
node: linux-node1.example.com
description:

关闭主机

关闭linux-node2主机

[root@linux-node1 haproxy]# echo "disable server other_chuck-blog_com_backend/linux-node2" |socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock
[root@linux-node1 haproxy]#
Message from syslogd@localhost at Dec  4 13:31:37 ...
 haproxy[6778]: backend other_chuck-blog_com_backend has no server available!

可以看到 linux -node2 进入了维护maintain状态

开启主机

打开linux-node2主机（只对现有的server生效，不能用来新增节点）

[root@linux-node1 haproxy]# echo "enable server other_chuck-blog_com_backend/linux-node2" |socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock

可以看到linux-node2恢复正常

生产问题

haproxy的本地端口可能用尽，解决方案

1）更改local的端口范围，调整内核参数

[root@linux-node1 haproxy]# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range
32768    61000

2）调整timewait的端口复用，设置为1

[root@linux-node1 haproxy]# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse
0

3）缩短tcp_wait的时间，并不建议修改

[root@linux-node1 haproxy]# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout
60

4）终极方案：增加为多个ip，自然端口数就够了

haproxy对比nginx

nginx

优点：

1 web服务器，应用比较广泛

2 7层负载均衡，location设置复杂的基于HTTP的负载均衡

3 性能强大，网络依赖小

4 安装配置简单

缺点

1 监控检查单一

2 负载均衡算法少

3 不能动态管理

4 没有集群upstream的状态页面

haproxy

优点

1 专门做负载均衡

2 负载均衡算法多

3 性能>=nginx

4 通过和haproxy socker通信进行动态管理

5 有比较丰富的dashboard页面

6 强大的7层代理

缺点

1 配置没有nginx简单

2 应用没有nginx广泛

提示：很多CDN会使用LVS+Haproxy来做负载均衡

Haproxy TCP端口耗尽解决方案

在实际使用过程中，有两个问题比较容易发生：

TCP端口耗尽
网卡带宽跑满
本文重点讲讲如何优化问题1，问题2暂不讨论。

优化一：使用尽可能多的端口

Linux系统默认提供了65K个端口，每当Haproxy建立了一个到MySQL的连接，就会消耗一个端口；当Haproxy断开和MySQL的连接时，该端口并不会立即释放，而是会处于TIME_WAIT状态（2*MSL），超时后才会释放此端口供新的连接使用。
我的环境中，tcp_fin_timeout为15秒，也就是说如果我环境中的haproxy可以承载的最大并发连接数为64K/(15*2)=2.1K，可实际上达不到这个上限，原因如下：

net.ipv4.ip_local_port_range = 15000 65000

linux会保留一段端口，实际能参与分配的端口数只有50K，为了获得尽可能多的可分配端口，做如下调整：

# sysctl net.ipv4.ip_local_port_range="1025 65000"
# sysctl net.ipv4.ip_local_port_range="1025 65000"
 
#记得修改/etc/sysctl.conf中对应的内容

优化二：复用处于TIME_WAIT的端口

调整两个参数：

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1

第一个参数很安全，可以不用过多关注。需要注意的是第二个参数，某些情况下会导致数据包被丢弃。
例如：client通过NAT连接haproxy，并且haproxy端打开了tcp_tw_recycle,同时saw_tstamp也没有关闭，当第一个连接建立并关闭后，此端口(句柄)处于TIME_WAIT状态，在2*MSL时间内又一个client(相同IP，如果打开了xfrm还要相同PORT)发一个syn包，此时linux内核就会认为这个数据包异常，从而丢掉这个包,并发送rst包.
不过通常情况下，client都是通过内网直接连接haproxy，所以可以认为tcp_tw_recycle是安全的，只是需要记住此坑。

优化三：缩短TIME_WAIT时间

Linux系统默认MSL为60秒，也就是正常情况下，120秒后处于TIME_WAIT的端口（句柄）才会释放，可以将MSL的时间缩小，缩短端口的释放周期。

# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout
60
# echo 15 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout
#这是一个折中的数值，太小也会导致其它问题

优化四：使用多IP

如优化一中所说，我们已经尽可能多的使用了系统提供的端口范围。但最多依然不超过65K。
Haproxy提供了内建的端口管理方法，可以充分利用以扩大我们的端口范围。

server mysql0     10.0.3.1:3306 check source 10.0.3.100:1025-65000
server mysql1     10.0.3.1:3306 check source 10.0.3.101:1025-65000

如果使用两个ip，我们可用的端口数就接近130K。扩展多个IP，就可以不断增加端口数。

优化五：使用长连接

服务最好使用长连接，一是避免频繁的申请连接，导致端口耗尽；二是避免创建连接带来的时间消耗。

Haproxy 在线维护

Haproxy Sock

开启Haproxy Unix Socket
在global添加：

    stats socket /usr/local/haproxy/haproxy.sock mode 600 level admin
    stats timeout 2m

Socat 工具

socat是一个多功能的网络工具，名字来由是“Socket CAT”，可以看作是netcat的N倍加强版，socat的官方网站：http://www.dest-unreach.org/socat/ 。
socat是一个两个独立数据通道之间的双向数据传输的继电器。这些数据通道包含文件、管道、设备（终端或调制解调器等）、插座（Unix，IP4，IP6 - raw，UDP，TCP）、SSL、SOCKS4客户端或代理CONNECT。
socat支持广播和多播、抽象Unix sockets、Linux tun/tap、GNU readline和PTY。它提供了分叉、记录和进程间通信的不同模式。多个选项可用于调整socat和其渠道，Socat可以作为TCP中继（一次性或守护进程），作为一个守护进程基于socksifier，作为一个shell Unix套接字接口，作为IP6的继电器，或面向TCP的程序重定向到一个串行线。

socat的主要特点就是在两个数据流之间建立通道；且支持众多协议和链接方式：ip, tcp, udp, ipv6, pipe,exec,system,open,proxy,openssl,socket等。

使用socat可以查看和设置HAProxy状态，首先得让HAProxy产生出一个sock出来(hatop ，socat都是基于这个的，没这个什么都做不了)。

[root@lb-node3 ~]#yum install –y readline-devel openssl-devel tcp_wrappers
[root@lb-node3 ~]# cd /usr/local/src
[root@lb-node3 src]# wgethttp://www.dest-unreach.org/socat/download/socat-1.7.2.4.tar.gz
[root@lb-node3 src]# tar zxf socat-1.7.2.4.tar.gz
[root@lb-node3 src]# cd socat-1.7.2.4
[root@lb-node3 socat-1.7.2.4]# ./configure&& make && make install

常用功能

获取帮助：

echo "help"| socat stdio /usr/local/haproxy/haproxy.sock
Unknown command. Please enter one of the following commands only :
clear counters : clear max statistics counters (add 'all' for all counters)
clear table    : remove an entry from a table
help           : this message
prompt         : toggle interactive mode with prompt
quit           : disconnect
show info      : report information about the running process
show pools     : report information about the memory pools usage
show stat      : report counters for each proxy and server
show errors    : report last request and response errors for each proxy
show sess [id] : report the list of current sessions or dump this session
show table [id]: report table usage stats or dump this table's contents
get weight     : report a server's current weight
set weight     : change a server's weight
set server     : change a server's state or weight
set table [id] : update or create a table entry's data
set timeout    : change a timeout setting
set maxconn    : change a maxconn setting
set rate-limit : change a rate limiting value
disable        : put a server or frontend in maintenance mode
enable         : re-enable a server or frontend which is in maintenance mode
shutdown       : kill a session or a frontend (eg:to release listening ports)
show acl [id]  : report avalaible acls or dump an acl's contents
get acl        : reports the patterns matching a sample for an ACL
add acl        : add acl entry
del acl        : delete acl entry
clear acl <id> : clear the content of this acl
show map [id]  : report avalaible maps or dump a map's contents
get map        : reports the keys and values matching a sample for a map
set map        : modify map entry
add map        : add map entry
del map        : delete map entry
clear map <id> : clear the content of this map
set ssl <stmt> : set statement for ssl
#查看状态：
echo "show info;show stat" | socat /usr/local/haproxy/haproxy.sock stdio
#关闭节点：
echo "disable server b_yxpopo_com/hongbao-node11" | socat /usr/local/haproxy/haproxy.sock stdio
#启用节点：
echo "enable server b_yxpopo_com/hongbao-node11" | socat /usr/local/haproxy/haproxy.sock stdio