使用Haproxy搭建Web群集

简介

    我们知道Nginx、LVS都可以做负载均衡，它们都具有各自的特点，今天介绍另一款比较流行的集群调度工具Haproxy，首先介绍负载均衡常用调度算法，然后介绍Haproxy搭建Web集群的案例环境，接下来重点介绍Haproxy搭建Web集群的安装配置和日志配置，最后介绍了Haproxy的参数优化

一、案例分析

1、案例概述

    Haproxy是目前比较流行的一种集群调度工具，同类集群调度工具有很多，如LVS和Nginx，相比较而言，LVS性能最好，但是搭建相对复杂，Nginx的upstream模块支持集群功能，但是对集群节点健康检查功能不强，性能没有Haproxy好。Haproxy官方网站是http://www.haproxy.org/

    本案例介绍使用Haproxy及Nginx搭建一套Web集群

2、案例前置知识点

（1）HTTP请求

    通过URL访问网站使用的协议是HTTP协议，此类请求一般称为HTTP请求。HTTP请求的方式分为GET方式和POST方式。当使用浏览器访问某一个URL，会根据请求URL返回状态码，通常正常的状态码为2 * * 、3 * *（如200、301），如果出现异常会返回4 * * 、5 * *（如400、500）。

    例如，访问http://www.test.com/a.php?id=123，就是一个GET请求，如果访问正常，会从服务器的日志中获取200状态码。假如此请求使用POST方式，那么传递给a.php的id参数依旧是123,但是浏览器的URL将不会显示后面的id=123字样，因此表单类或者有用户名、密码等内容提交时建议使用POST方式。不管使用什么方式。最终a.php获取的值是一样的

（2）负载均衡常用调度算法

    LVS、Haproxy、Nginx最常用的调度算法有三种，如下所述

• RR（Round  Robin）。RR算法是最简单最常用的一种算法，即轮询调度。例如，有三个节点A、B、C，第一个用户访问会被指派到节点A，第二个用户访问会被指派到节点B，第三个用户访问会被指派到节点C，第四个用户访问继续指派到节点A，轮询分配访问请求实现负载均衡效果。此算法还有一种加权轮询，即根据每个节点的权重轮询分配访问请求

• LC（Least  Connections）。LC算法即最小连接数算法，根据后端的节点连接数大小动态分配前端请求。例如，有三个节点A、B、C，各节点的连接数分别为A：4、B：5、C：6，此时如果有第一个用户连接请求，会被指派到A上，连接数变为A：5、B：5、C：6 ；第二个用户请求会继续分配给A上，连接数变为A：6、B：5、C：6 ；再有新的请求会配置给B，每次将新的请求指派给连接数最小的节点服务器。由于实际情况下A、B、C的连接数会动态释放，很难出现一样连接数的情况，因此此算法相比较RR算法有很大改进，是目前用到比较多的一种算法

• SH（Source  Hashing）。SH即基于来源访问调度算法，此算法用于一些有Session会话记录在服务器端的场景，可以基于来源的IP、Cookie等做集群调度。例如，使用基于源IP的集群调度算法，有三个节点A、B、C，第一个用户第一次访问被指派到A，第二个用户第一次访问被指派到了B，当第一个用户第二次访问时会被继续指派到A，第二个用户第二次访问时依旧会被指派到B，只要负载调度器不重启，第一个用户访问都会被指派到A，第二个用户访问都会被指派到B，实现集群的调度。此调度算法好处是实现会话保持，但某些IP访问量非常大时会引起负载不均衡，部分节点访问量超大，影响业务使用

（3）常见的Web集群调度器

    目前常见的Web集群调度器分为软件和硬件，软件通常使用开源的LVS、Haproxy、Nginx，硬件一般使用比较多的F5，也有很多人使用国内的一些产品，如梭子鱼、绿盟等

3、案例环境

    本案例使用三台服务器模拟一台Web集群

                                      Haproxy集群拓扑

主机	操作系统	IP地址	只要软件
Haproxy服务器	Centos 6.6 x86_64	192.168.1.10	haproxy-1.4.24.tar.gz
Nginx服务器-1	Centos 6.6 x86_64	192.168.1.20	nginx-1.6.0.tar.gz
Nginx服务器-2	Centos 6.6 x86_64	192.168.1.21	nging-1.6.0.tar.gz
客户端	Wendows XP	192.16.1.30	IE浏览器

                                            案例环境

    注意：这里服务器是托管在IDC机房中，公网访问使用的是防火墙NAT映射的公网IP，因此服务器端只需配置一个内外IP即可。如果没有防火墙映射，建议在服务器配置双网卡双IP，公网请求访问公网IP的网卡，Haproxy与各个节点间通信使用内外网卡

二、案例实施

1、编译安装Nginx服务器

（1）首先搭建Nginx-1，使用nginx-1.6.0.tar.gz安装包进行编译安装

[root@localhost ~]# yum  -y  install  pcre-devel  zlib-devel

[root@localhost ~]# useradd  -M  -s  /sbin/nologin  nginx

[root@localhost ~]# tar  -zxvf  nginx-1.6.0.tar.gz 

[root@localhost ~]# cd nginx-1.6.0

[root@localhost nginx-1.6.0]# ./configure  --prefix=/usr/local/nginx  --user=nginx  --group=nginx

[root@localhost nginx-1.6.0]# make  &&  make  install

    安装完成后默认信息如下

• 默认安装目录：/usr/local/nginx/

• 默认日志：/usr/local/nginx/logs/

• 默认监听：80

• 默认Web目录：/usr/local/nginx/html/

[root@localhost nginx-1.6.0]# cd  /usr/local/nginx/html/

[root@localhost html]# echo  "Server  192.168.1.20" >test.html           //建立测试页面

[root@localhost html]# /usr/local/nginx/sbin/nginx                       //启动Nginx

[root@localhost html]# netstat  -utpln  |  grep  nginx

tcp        0      0 0.0.0.0:80           0.0.0.0:*          LISTEN        4262/nginx

      

[root@localhost html]# service  iptables  stop

    为了方便实验，网站没有配置域名，直接使用IP地址。在客户端访问http://192.168.1.20/test.html测试

                                        测试访问Nginx-1

（2）搭建Nginx-2

    编译安装的步骤与Nginx-1相同，不同之处在于建立测试页面

[root@localhost html]# echo "Server  192.168.1.21"  >test.html

                                         测试访问Nginx-2

2、编译安装Haproxy

    使用haproxy-1.4.24.tar.gz安装包进行编译安装

[root@localhost ~]# yum  -y  install  pcre-devel  bzip2-devel

[root@localhost ~]# tar  -zxvf  haproxy-1.4.24.tar.gz 

[root@localhost ~]# cd  haproxy-1.4.24

[root@localhost haproxy-1.4.24]# make  TARGET=linux26                 //64位系统

[root@localhost haproxy-1.4.24]# make  install

3、Haproxy服务器配置

（1）建立Haproxy的配置文件

[root@localhost haproxy-1.4.24]# mkdir  /etc/haproxy

[root@localhost haproxy-1.4.24]# cp examples/haproxy.cf /etc/haproxy/    

//将haproxy.cfg文件复制到配置文件目录

（2）Haproxy配置项介绍

    Haproxy配置文件通常分为三个部分，即global、defaults和listen。global为全局配置、defaults为默认配置、listen为应用组件配置

    global配置项通常有下面配置参数，以示例参数说明如下

global

        log 127.0.0.1   local0       //配置日志记录，local0为日志设备，默认存放到系统日志

        log 127.0.0.1   local1 notice           //notice为日志级别，通常有24个级别

        maxconn 4096                            //最大连接数

        uid 99                                  //用户uid

        gid 99                                  //用户gid

    defaults配置项配置默认参数，一般会被应用组件继承，如果在应用组件中没有特别声明，将按照默认配置参数设置

defaults

        log     global                           //定义日志为global配置中的日志定义

        mode    http                             //模式为http

        option  httplog                          //采用http日志格式记录日志

        retries 3            //检查节点服务器失败次数，连续达到三次失败，则认为节点不可用

        maxconn 2000                            //最大连接数

        contimeout      5000                    //连接超时时间

        clitimeout      50000                   //客户端超时时间

        srvtimeout      50000                   //服务器超时时间

    listen配置项目一般为配置应用模块参数

listen  appli4-backup 0.0.0.0:10004             //定义一个appli4-backup的应用

        option  httpchk /index.html             //检查服务器的index.html文件

        option  persist                         //强制将请求发送到已经down掉的服务器

        balance roundrobin                      //负载均衡调度算法使用轮询算法

        server  inst1 192.168.114.56:80 check inter 2000 fall 3           //定义在线节点

        server  inst2 192.168.114.56:81 check inter 2000 fall 3 backup    //定义备份节点

（3）根据目前的集群设计，将haproxy.cfg配置文件的内容修改如下

global

        log 127.0.0.1   local0

        log 127.0.0.1   local1 notice

        #log loghost    local0 info

        maxconn 4096

        uid 99

        gid 99

        daemon

        #debug

        #quiet

defaults

        log     global

        mode    http

        option  httplog

        option  dontlognull

        retries 3

        maxconn 2000

        contimeout      5000

        clitimeout      50000

        srvtimeout      50000

listen  webcluster 0.0.0.0:80

        option  httpchk GET /index.html

        balance roundrobin

        server  inst1 192.168.1.20:80 check inter 2000 fall 3

        server  inst2 192.168.1.21:80 check inter 2000 fall 3

4、创建自启动脚本

[root@localhost ~]# cp  ~/haproxy-1.4.24/examples/haproxy.init  /etc/init.d/haproxy

[root@localhost ~]# ln  -s  /usr/local/sbin/haproxy  /usr/sbin/haproxy

[root@localhost ~]# chmod  +x  /etc/init.d/haproxy 

[root@localhost ~]# /etc/init.d/haproxy  start

Starting haproxy:                                          [  OK  ]

[root@localhost ~]# service  iptables  stop

5、测试Web集群

    通过上面的步骤，已经搭建完成Haproxy的Web集群，接下来需要验证集群是否正常工作。一个集群一般需要具备两个特性，第一个是高性能，第二个是高可用

（1）测试高性能

    在客户端使用浏览器打开http://192.168.1.10/test.html，浏览器显示信息如图所示

                                         第一次访问的显示信息

    再次打开一个新的浏览器页面访问http://192.168.1.10/test.html，浏览器显示信息如图所示

                                         第二次访问的显示信息

    可以看到集群的负载均衡调度已经生效，已经满足了集群的高性能需求

（2）测试高可用

    现在将192.168.1.20的Nginx服务停用，在客户端使用浏览器打开http://192.168.1.10/test.html，浏览器显示信息仍然如第一次访问时的图相同

    从中可以看出，当出现一台节点故障，不会影响集群的使用，这样就满足了集群的高可用性。也可以将192.168.1.20的Nginx服务恢复，再将192.168.1.21的Nginx服务停用，测试高可用性

6、Haproxy的日志

    Haproxy的日志默认是输出到系统的syslog中，查看起来不是非常方便，为了更好地管理Haproxy的日志，我们在生产环境中一般单独定义出来，定义的方法如下所述

（1）修改Haproxy配置文件中关于日志配置的选项，修改为下面的配置

        log  /dev/log    local0  info

        log  /dev/log    local0  notice

    这两行配置是将原本的log  127.0.0.1配置项修改，主要是将Haproxy的info及notice日志分别记录到不同的日志文件中

    然后重启Haproxy，完成Haproxy配置

（2）修改rsyslog配置

    为了便于管理，将Haproxy下相关的配置独立定义到haproxy.conf，并放到/etc/rsyslog.d/下，rsyslog启动时会自动加载此目录下的所有配置文件

[root@localhost ~]# touch /etc/rsyslog.d/haproxy.conf

[root@localhost ~]# vim /etc/rsyslog.d/haproxy.conf

    加入下面的内容：

if ($programname == 'haproxy' and $syslogseverity-text == 'info') then -/var/log/haproxy/haproxy-info.log

& ~

if ($programname == 'haproxy' and $syslogseverity-text == 'notice') then -/var/log/haproxy/haproxy-notice.log

& ~

    这部分配置是将Haproxy的info日志记录到/var/log/haproxy/haproxy-info.log下，将notice日志记录到/var/log/haproxy/haproxy-notice.log下，其中“& ~”表示当日志写入到日志文件后，rsyslog停止处理这个信息。这里配置的语法是使用rainerscript脚本语言写的

    当然也可用用另一种解决方式，修改/etc/rsyslog.conf配置文件，在配置文件中加入如下两行：

local0.info                                             /var/log/haproxy-info.log

local0.notice                                           /var/log/haproxy-notice.log

    这样也可以实现上面相同的效果

    然后保持配置文件并重启rsyslog服务，完成rsyslog配置   

（3）测试日志信息

    在客户端访问http://192.168.1.10/test.html后，可以使用tail  -f  /var/log/haproxy/haproxy-info.log即时查看Haproxy的访问请求日志信息

[root@localhost ~]# tail -f /var/log/haproxy/haproxy-info.log 

Sep  9 22:30:05 localhost haproxy[2634]: 192.168.1.30:1165 [09/Sep/2015:22:30:02.202] webcluster webcluster/inst2 0/0/0/1/3255 200 256 - - CD-- 0/0/0/0/0 0/0 "GET /test.html HTTP/1.1"

7、Haproxy的参数优化

    关于Haproxy的参数优化，以下列举了几个关键的参数，并对各参数的生产环境的优化建议做了说明

参数	参数说明	优化建议
maxconn	最大连接数	此参数根据应用的实际情况进行调整，推荐使用10 240
daemon	守护进程模式	Haproxy可以使用非守护进程模式启动，生产环境建议使用守护模式启动
nbproc	负载均衡的并发进程数	建议与当前服务器CPU核数相等或为其2倍
retries	重试次数	此参数主要用于对集群节点的检查，如果节点多，且并发量大，设置为2次或3次；在服务器节点不多的情况下，可以设置为5次或6次
option  http-server-close	主动关闭http请求选项	建议在生产环境中使用此选项，避免由于timeout时间设置过长导致http连接堆积
timeout  http-keep-alive	长连接超时时间	此选项设置长连接超时时间，具体参考应用自身特点设置，可以设置为10s
timeout  http-request	http请求超时时间	建议此时间设置为5～10s，增加http连接释放速度
timeout  client	客户端超时时间	如果访问量过大，节点响应慢，可以将此时间设置短一些，建议设置为1min左右就可以了

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