Linux架构----Haproxy与Nginx群集

原創 weixin_45726050 2020-07-03 00:23

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前言

HAProxy是一个使用C语言编写的自由及开放源代码软件，其提供高可用性、负载均衡，以及基于TCP和HTTP的应用程序代理。

HAProxy特别适用于那些负载特大的web站点，这些站点通常又需要会话保持或七层处理。HAProxy运行在当前的硬件上，完全可以支持数以万计的并发连接。并且它的运行模式使得它可以很简单安全的整合进您当前的架构中， 同时可以保护你的web服务器不被暴露到网络上。

HAProxy实现了一种事件驱动, 单一进程模型，此模型支持非常大的并发连接数。多进程或多线程模型受内存限制 、系统调度器限制以及无处不在的锁限制，很少能处理数千并发连接。事件驱动模型因为在有更好的资源和时间管理的用户空间(User-Space) 实现所有这些任务，所以没有这些问题。此模型的弊端是，在多核系统上，这些程序通常扩展性较差。这就是为什么他们必须进行优化以 使每个CPU时间片(Cycle)做更多的工作。

包括 GitHub、Bitbucket、Stack Overflow、Reddit、Tumblr、Twitter和 Tuenti在内的知名网站，及亚马逊网络服务系统都使用了HAProxy。

一、Haproxy 简介

1.1 常见Web群集调度器
  • 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是F5（负载均衡产品)，如梭子鱼、绿盟等
1.2 Haproxy应用分析
  • LVS在企业应用中抗负载均衡能力很强，但存在不足
    • LVS不支持正则处理(因为是应用层），不能实现动静分离
    • 对于大型网站，LVS的实施配置复杂，维护成本相对较高
  • Haproxy是一块可提供高可用性、负载均衡及基于TCP和HTTP应用的代理软件
    • 特别适合于负载特别大的Web站点（可以承受高并发，可与Nginx配合）
    • 运行在当前的硬件上可支持数以万计的并发连接请求
1.3 Haproxy调度算法
  • Haproxy 支持多种调度算法，最常用的有三种：RR（Round Robin）、LC（Least Connections），SH（Source Hashing）
1.3.1 RR（Round Robin)
  • RR算法是最简单最常用的一种算法，即轮询调度
  • 示例：
    • 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，第三个用户当问会被指派到节点C，此为一轮
    • 第四个用户访问会继续指派到节点A，轮询分配访问请求实现了负载均衡的效果
1.3.2 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
  • 示例：
    • 有三个节点A、B、C，各个节点的链接数分别为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，此时连接数变为A:5，B:5，C:6
    • 第二个用户请求会继续分配到A上，连接数变为A:6，B:5、C:6，此时如果再有新的请求则会分配给B，每次将新的请求指派给连接数最小的客户端
    • 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算法而言有很大的改进，是目前使用比较多的算法
1.3.3 SH（Sourve Hashing）
  • SH 即基于来源访问的调度算法，此算法大用于一些有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
  • 示例：
    • 有三个节点A、B、C，第一个用户第一次访问被指派到了A，第二个用户第一次访问被指派到了B
    • 当地一个用户第二次访问时会被直接指派到A，同理第二个用户二次访问会被直接指派到B，只要负载均衡调度器不重启，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
    • 此调度算法的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，部分节点访问量过大，会影响业务使用

二、Haproxy 集群部署实验

2.1 实验拓扑图

在这里插入图片描述

2.2 实验环境

  • 准备三台centos7虚拟机

  • ① Nginx节点1 IP地址：192.168.226.132

    软件包

    • Nginx-1.12.2.tar.gz

  • ② Nginx节点2 IP地址：192.168.226.133

    软件包

    • Nginx-1.12.2.tar.gz

  • ③ Haproxy调度器：IP地址：192.168.226.128

    软件包

    • haproxy-1.5.19.tar.gz
2.3 环境部署
  • 修改主机名便于识别
hostnamectl set-hostname haproxy
su

hostnamectl set-hostname nginx1
su

hostnamectl set-hostname nginx2
su
  • 关闭三台服务器防火墙和增强性安全功能
systemctl stop firewalld
setenforce 0
2.4 配置Nginx服务器
2.4.1 Nginx1服务器配置
  • 安装环境依赖包
[root@nginx1 ~]# yum install -y gcc gcc-c++ pcre-devel zlib-devel make
  • 编译安装Nginx
#创建程序用户
[root@nginx1 ~]# useradd -M -s /sbin/nologin nginx

[root@nginx1 ~]# mount.cifs //192.168.226.1/LAMP-C7 /mnt
Password for root@//192.168.226.1/LAMP-C7: 
[root@nginx1 ~]# cd /mnt
[root@nginx1 mnt]# tar zxvf nginx-1.12.2.tar.gz -C /opt
[root@nginx1 mnt]# cd /opt/nginx-1.12.2/
[root@nginx1 nginx-1.12.2]# ./configure \
> --prefix=/usr/local/nginx \
> --user=nginx \
> --group=nginx
[root@nginx1 nginx-1.12.2]# make && make install
.....省略部分内容
  • 编辑站点目录
[root@nginx1 nginx-1.12.2]# cd /usr/local/nginx/html/
[root@nginx1 html]# ls
50x.html  index.html  xiaomao.jpg
[root@nginx1 html]# vim test.html
<h1>wellcome to nginx ~~~</h1>
<img height=300 src="xiaomao.jpg"/>
------>wq
  • 创建软链接、检查语法
[root@nginx1 html]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin

#检查语法
[root@nginx1 html]# nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
  • 开启服务
[root@nginx1 html]# nginx
[root@nginx1 html]# netstat -natp | grep nginx
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      38436/nginx: master
  • 使用主机访问页面测试
    在这里插入图片描述
2.4.2 Nginx2服务器配置
  • Nginx2与Nginx1的配置相同，只有站点不同，这里就省略步骤，直接展示访问页面啦~
    在这里插入图片描述
2.5 配置haproxy调度服务器
  • 安装依赖环境
[root@haproxy ~]# yum install -y pcre-devel bzip2-devel gcc gcc-c++ make
  • haproxy编译安装
[root@haproxy ~]# mount.cifs //192.168.226.1/LAMP-C7 /mnt
Password for root@//192.168.226.1/LAMP-C7:  
[root@haproxy ~]# cd /mnt
[root@haproxy mnt]# tar zxvf haproxy-1.5.19.tar.gz -C /opt
.....省略部分内容
[root@haproxy mnt]# cd /opthaproxy-1.5.19/
#64位系统
[root@haproxy haproxy-1.5.19]# make TARGET=linux26
[root@haproxy haproxy-1.5.19]# make install
......省略部分内容
  • 创建工作目录、复制模板、编辑配置文件
#创建工作目录
[root@haproxy haproxy-1.5.19]# mkdir /etc/haproxy

#复制模板到工作目录
[root@haproxy haproxy-1.5.19]# cp examples/haproxy.cfg /etc/haproxy/

[root@haproxy haproxy-1.5.19]# cd /etc/haproxy/
[root@haproxy haproxy]# vim haproxy.cfg
#27行以下删除，我们自己添加内容
# this config needs haproxy-1.1.28 or haproxy-1.2.1

global
        log 127.0.0.1   local0
        log 127.0.0.1   local1 notice
        #log loghost    local0 info
        maxconn 4096
        #chroot /usr/share/haproxy
        uid 99
        gid 99
        daemon
        #debug
        #quiet

defaults
        log     global
        mode    http
        option  httplog
        option  dontlognull
        retries 3
        #redispatch
        maxconn 2000
        contimeout      5000
        clitimeout      50000
		srvtimeout      50000

listen webcluster 0.0.0.0:80  					#监听任意网段80端口的IP地址
        option httpchk GET /test.html			#使用展现test.html内容的提交方式
        balance roundrobin						#使用轮询机制（RR）
        server inst1 192.168.226.132:80 check inter 2000 fall 3
        server inst2 192.168.226.133:80 check inter 2000 fall 3
#轮询调度对象为Nginx1和Nginx2两个服务器，设置2000毫秒一次健康检查，如过三次健康检查失败，调度服务器则不会再将请求发给该服务器
-----》wq
  • 配置服务控制方式（service管理）
[root@haproxy haproxy]# cp /opt/haproxy-1.5.19/examples/haproxy.init /etc/init.d/haproxy
[root@haproxy haproxy]# chmod +x /etc/init.d/haproxy
root@haproxy haproxy]# chkconfig --add /etc/init.d/haproxy 
[root@haproxy haproxy]# ln -s /usr/local/sbin/haproxy /usr/sbin/
[root@haproxy init.d]# service haproxy start
Starting haproxy (via systemctl):                          [  确定  ]
[root@haproxy init.d]# netstat -natp | grep haproxy 
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      127962/haproxy

  • haproxy配置文件详解：

    haproxy配置文件一般分为三个部分

    • global：全局配置（在整个服务器都生效）
    • defaults：默认配置
    • listen：应用组件配置

  • global 全局配置：作用范围为整个服务器端

    • log127.0.0.1 lcal0：配置日志记录，local0为日志设备，默认存放到系统日志
    • log127.0.0.1 loca1 notice:notice为日志级别，通常有24个级别
    • maxconn4096：最大连接数
    • uid 99：用户uid
    • gid 99：用户gid

  • defaults 默认配置：一般会被应用组件继承。如果在应用组件中没有特别声明，将安装默认配置参数设置

    • 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连续达到三次则认为节点不可用
    • maxconn2000：最大连接数
    • contimeout5000：连接超时时间
    • clitimeout50000：客户端超时时间
    • srvtimeout50000：服务器超时时间

  • listen 应用组件配置：应用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

  • 访问Haproxy服务器web页面，刷新后会以轮询的方式展现Nginx1和Nginx2的页面，如下：
    在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

三、Haproxy日志管理

  • Haproxy的日志默认是输出到syslog中的，在生产环境中一般单独定义出来

  • 定义的过程：

    ① 修改Haproxy配置文件中关于日志配置的选项，加入配置

    • log /dev/log local0 info
    • log /dev/log local0 notice

    ② 修改rsyslog配置，将Haproxy相关的配置独立定义到

    • haproxy.conf，并放到/etc/rsyslog.d/目录下

  • 保存配置文件并重启rsyslog服务，完成rsyslog配置，如下：

[root@haproxy haproxy]# vim haproxy.cfg 
#在全局设置中设置日志配置项
global
        log /dev/log    local0 info
        log /dev/log    local1 notice
------》wq
[root@haproxy haproxy]# service haproxy restart
Restarting haproxy (via systemctl):                        [  确定  ]  

#创建新的haproxy配置文件
[root@haproxy haproxy]# touch /etc/rsyslog.d/haproxy.conf
#编写haproxy配置文件脚本
[root@haproxy haproxy]# vim /etc/rsyslog.d/haproxy.conf 
if ($programname == 'haproxy' and $syslogserverity-text == 'info')
        then -/var/log/haproxy/haproxy-info.log
&~
if ($programname == 'haproxy' and $syslogserverity-text == 'notice')
        then -/var/log/haproxy/haproxy-notice.log
&~
------>wq
#重启日志服务
[root@haproxy haproxy]# systemctl restart rsyslog.service
  • 访问站点，查看日志
#访问网页后才会产生haproxy文件
[root@haproxy haproxy]# cd /var/log
[root@haproxy log]# ls
haproxy
[root@haproxy log]# cd haproxy
[root@haproxy log]# cat haproxy-info.log
#可以看到来访的信息

总结

  • haproxy可优化参数：

    随着企业网站负载增加， haproxy参数优化相当重要

    ① maxconn：最大连接数，根据应用实际情况进行调整，推荐使用10 240

    ② daemon：守护进程模式， Haproxy可以使用非守护进程模式启动，建议使用守护进程模式启动

    ③ 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，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

    ④ 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

    ⑤ timeout http-keep-alive：长连接超时时间，设置长连接超时时间，可以设置为10s
    ⑥ timeout http-request：http请求超时时间，建议将此时间设置为5~10s，增加http连接释放速度

    ⑦ 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

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