负载均衡器Haproxy的配置和主要参数介绍

HAProxy是免费、极速且可靠的用于为TCP和基于HTTP应用程序提供高可用、负载均衡和代理服务的解决方案，尤其适用于高负载且需要持久连接或7层处理机制的web站点。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运行在时下的硬件上，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。

HAProxy的配置参数主要有3类，主要参数来源有：
——最优先处理的命令行参数，
——global配置段，用于设定全局配置参数；
——proxy相关配置段，如“defaults”、“listen”、“frontend”和“backend”；

下面的例子配置了一个监听在所有接口的80端口上HTTP proxy服务，它转发所有的请求至后端监听在127.0.0.1:8000上的server。这也是基本的haproxy配置实例。

    global
        daemon
        maxconn 25600

    defaults
        mode http
        timeout connect 5000ms
        timeout client 50000ms
        timeout server 50000ms

    frontend http-in
        bind *:80
        default_backend servers

    backend servers
        server server1 127.0.0.1:8080 maxconn 32

全局配置

“global”配置中的参数为进程级别的参数，且通常与其运行的OS相关。

* 进程管理及安全相关的参数
– chroot <jail dir>：修改haproxy的工作目录至指定的目录并在放弃权限之前执行chroot()操作，可以提升haproxy的安全级别，不过需要注意的是要确保指定的目录为空目录且任何用户均不能有写权限；
– daemon：让haproxy以守护进程的方式工作于后台，其等同于“-D”选项的功能，当然，也可以在命令行中以“-db”选项将其禁用；
– gid <number>：以指定的GID运行haproxy，建议使用专用于运行haproxy的GID，以免因权限问题带来风险；
– group <group name>：同gid，不过指定的组名；
– log <address> <facility> [max level [min level]]：定义全局的syslog服务器，最多可以定义两个；
– log-send-hostname [<string>]：在syslog信息的首部添加当前主机名，可以为“string”指定的名称，也可以缺省使用当前主机名；
– nbproc <number>：指定启动的haproxy进程个数，只能用于守护进程模式的haproxy；默认只启动一个进程，鉴于调试困难等多方面的原因，一般只在单进程仅能打开少数文件描述符的场景中才使用多进程模式；
– pidfile：
– uid：以指定的UID身份运行haproxy进程；
– ulimit-n：设定每进程所能够打开的最大文件描述符数目，默认情况下其会自动进行计算，因此不推荐修改此选项；
– user：同uid，但使用的是用户名；
– stats：
– node：定义当前节点的名称，用于HA场景中多haproxy进程共享同一个IP地址时；
– description：当前实例的描述信息；

* 性能调整相关的参数
– maxconn <number>：设定每个haproxy进程所接受的最大并发连接数，其等同于命令行选项“-n”；“ulimit -n”自动计算的结果正是参照此参数设定的；
– maxpipes <number>：haproxy使用pipe完成基于内核的tcp报文重组，此选项则用于设定每进程所允许使用的最大pipe个数；每个pipe会打开两个文件描述符，因此，“ulimit -n”自动计算时会根据需要调大此值；默认为maxconn/4，其通常会显得过大；
– noepoll：在Linux系统上禁用epoll机制；
– nokqueue：在BSE系统上禁用kqueue机制；
– nopoll：禁用poll机制；
– nosepoll：在Linux禁用启发式epoll机制；
– nosplice：禁止在Linux套接字上使用内核tcp重组，这会导致更多的recv/send系统调用；不过，在Linux 2.6.25-28系列的内核上，tcp重组功能有bug存在；
– spread-checks <0..50, in percent>：在haproxy后端有着众多服务器的场景中，在精确的时间间隔后统一对众服务器进行健康状况检查可能会带来意外问题；此选项用于将其检查的时间间隔长度上增加或减小一定的随机时长；
– tune.bufsize <number>：设定buffer的大小，同样的内存条件小，较小的值可以让haproxy有能力接受更多的并发连接，较大的值可以让某些应用程序使用较大的cookie信息；默认为16384，其可以在编译时修改，不过强烈建议使用默认值；
– tune.chksize <number>：设定检查缓冲区的大小，单位为字节；更大的值有助于在较大的页面中完成基于字符串或模式的文本查找，但也会占用更多的系统资源；不建议修改；
– tune.maxaccept <number>：设定haproxy进程内核调度运行时一次性可以接受的连接的个数，较大的值可以带来较大的吞吐率，默认在单进程模式下为100，多进程模式下为8，设定为-1可以禁止此限制；一般不建议修改；
– tune.maxpollevents <number>：设定一次系统调用可以处理的事件最大数，默认值取决于OS；其值小于200时可节约带宽，但会略微增大网络延迟，而大于200时会降低延迟，但会稍稍增加网络带宽的占用量；
– tune.maxrewrite <number>：设定为首部重写或追加而预留的缓冲空间，建议使用1024左右的大小；在需要使用更大的空间时，haproxy会自动增加其值；
– tune.rcvbuf.client <number>：
– tune.rcvbuf.server <number>：设定内核套接字中服务端或客户端接收缓冲的大小，单位为字节；强烈推荐使用默认值；
– tune.sndbuf.client：
– tune.sndbuf.server：

* Debug相关的参数
– debug
– quiet

代理配置

代理相关的配置可以如下配置段中。

– defaults <name>
– frontend <name>
– backend <name>
– listen <name>

“defaults”：段用于为所有其它配置段提供默认参数，这配置默认配置参数可由下一个“defaults”所重新设定。

“frontend”：段用于定义一系列监听的套接字，这些套接字可接受客户端请求并与之建立连接。

“backend”：段用于定义一系列“后端”服务器，代理将会将对应客户端的请求转发至这些服务器。

“listen”：段通过关联“前端”和“后端”定义了一个完整的代理，通常只对TCP流量有用。

所有代理的名称只能使用大写字母、小写字母、数字、-(中线)、_(下划线)、.(点号)和:(冒号)。此外，ACL名称会区分字母大小写。

* 重要的参数

1、balance

定义负载均衡算法，可用于“defaults”、“listen”和“backend”。用于在负载均衡场景中挑选一个server，其仅应用于持久信息不可用的条件下或需要将一个连接重新派发至另一个服务器时。支持的算法有：

roundrobin：基于权重进行轮叫，在服务器的处理时间保持均匀分布时，这是最平衡、最公平的算法。此算法是动态的，这表示其权重可以在运行时进行调整，不过，在设计上，每个后端服务器仅能最多接受4128个连接；
static-rr：基于权重进行轮叫，与roundrobin类似，但是为静态方法，在运行时调整其服务器权重不会生效；不过，其在后端服务器连接数上没有限制；
leastconn：新的连接请求被派发至具有最少连接数目的后端服务器；在有着较长时间会话的场景中推荐使用此算法，如LDAP、SQL等，其并不太适用于较短会话的应用层协议，如HTTP；此算法是动态的，可以在运行时调整其权重；
source：将请求的源地址进行hash运算，并由后端服务器的权重总数相除后派发至某匹配的服务器；这可以使得同一个客户端IP的请求始终被派发至某特定的服务器；不过，当服务器权重总数发生变化时，如某服务器宕机或添加了新的服务器，许多客户端的请求可能会被派发至与此前请求不同的服务器；常用于负载均衡无cookie功能的基于TCP的协议；其默认为静态，不过也可以使用hash-type修改此特性；
uri：对URI的左半部分(“问题”标记之前的部分)或整个URI进行hash运算，并由服务器的总权重相除后派发至某匹配的服务器；这可以使得对同一个URI的请求总是被派发至某特定的服务器，除非服务器的权重总数发生了变化；此算法常用于代理缓存或反病毒代理以提高缓存的命中率；需要注意的是，此算法仅应用于HTTP后端服务器场景；其默认为静态算法，不过也可以使用hash-type修改此特性；
url_param：通过<argument>为URL指定的参数在每个HTTP GET请求中将会被检索；如果找到了指定的参数且其通过等于号“=”被赋予了一个值，那么此值将被执行hash运算并被服务器的总权重相除后派发至某匹配的服务器；此算法可以通过追踪请求中的用户标识进而确保同一个用户ID的请求将被送往同一个特定的服务器，除非服务器的总权重发生了变化；如果某请求中没有出现指定的参数或其没有有效值，则使用轮叫算法对相应请求进行调度；此算法默认为静态的，不过其也可以使用hash-type修改此特性；
hdr(<name>)：对于每个HTTP请求，通过<name>指定的HTTP首部将会被检索；如果相应的首部没有出现或其没有有效值，则使用轮叫算法对相应请求进行调度；其有一个可选选项“use_domain_only”，可在指定检索类似Host类的首部时仅计算域名部分(比如通过www.magedu.com来说，仅计算magedu字符串的hash值)以降低hash算法的运算量；此算法默认为静态的，不过其也可以使用hash-type修改此特性；

2、bind

格式： bind [<address>]:<port_range> [, …]

此指令仅能用于frontend和listen区段，用于定义一个或几个监听的套接字。

<address>：可选选项，其可以为主机名、IPv4地址、IPv6地址或*；省略此选项、将其指定为*或0.0.0.0时，将监听当前系统的所有IPv4地址；
<port_range>：可以是一个特定的TCP端口，也可是一个端口范围(如5005-5010)，代理服务器将通过指定的端口来接收客户端请求；需要注意的是，每组监听的套接字<address:port>在同一个实例上只能使用一次，而且小于1024的端口需要有特定权限的用户才能使用，这可能需要通过uid参数来定义；

3、mode

设定实例的运行模式或协议。当实现内容交换时，前端和后端必须工作于同一种模式(一般说来都是HTTP模式)，否则将无法启动实例。

tcp：实例运行于纯TCP模式，在客户端和服务器端之间将建立一个全双工的连接，且不会对7层报文做任何类型的检查；此为默认模式，通常用于SSL、SSH、SMTP等应用；
http：实例运行于HTTP模式，客户端请求在转发至后端服务器之前将被深度分析，所有不与RFC格式兼容的请求都会被拒绝；

一般用到的都是这两个模式。

4、maxconn

设定一个前端的最大并发连接数，因此，其不能用于backend区段。对于大型站点来说，可以尽可能提高此值以便让haproxy管理连接队列，从而避免无法应答用户请求。当然，此最大值不能超出“global”段中的定义。此外，需要留心的是，haproxy会为每个连接维持两个缓冲，每个缓冲的大小为8KB，再加上其它的数据，每个连接将大约占用17KB的RAM空间。这意味着经过适当优化后，有着1GB的可用RAM空间时将能维护40000-50000并发连接。

如果为<conns>指定了一个过大值，极端场景下，其最终占据的空间可能会超出当前主机的可用内存，这可能会带来意想不到的结果；因此，将其设定了一个可接受值方为明智决定。其默认为2000。

5、default_backend

在没有匹配的”use_backend”规则时为实例指定使用的默认后端，因此，其不可应用于backend区段。在”frontend”和”backend”之间进行内容交换时，通常使用”use-backend”定义其匹配规则；而没有被规则匹配到的请求将由此参数指定的后端接收。

<backend>：指定使用的后端的名称；

使用案例：

use_backend dynamic if url_dyn
use_backend static if url_css url_img extension_img
default_backend dynamic

6、server

server <name> <address>[:port] [param*]

为后端声明一个server，因此，不能用于defaults和frontend区段。

<name>：为此服务器指定的内部名称，其将出现在日志及警告信息中；如果设定了”http-send-server-name”，它还将被添加至发往此服务器的请求首部中；
<address>：此服务器的的IPv4地址，也支持使用可解析的主机名，只不过在启动时需要解析主机名至相应的IPv4地址；
[:port]：指定将连接请求所发往的此服务器时的目标端口，其为可选项；未设定时，将使用客户端请求时的同一相端口；
[param*]：为此服务器设定的一系参数；其可用的参数非常多，具体请参考官方文档中的说明，下面仅说明几个常用的参数；

服务器或默认服务器参数：
backup：设定为备用服务器，仅在负载均衡场景中的其它server均不可用于启用此server；
check：启动对此server执行健康状态检查，其可以借助于额外的其它参数完成更精细的设定，如：
inter <delay>：设定健康状态检查的时间间隔，单位为毫秒，默认为2000；也可以使用fastinter和downinter来根据服务器端状态优化此时间延迟；
rise <count>：设定健康状态检查中，某离线的server从离线状态转换至正常状态需要成功检查的次数；
fall <count>：确认server从正常状态转换为不可用状态需要检查的次数；
cookie <value>：为指定server设定cookie值，此处指定的值将在请求入站时被检查，第一次为此值挑选的server将在后续的请求中被选中，其目的在于实现持久连接的功能；
maxconn <maxconn>：指定此服务器接受的最大并发连接数；如果发往此服务器的连接数目高于此处指定的值，其将被放置于请求队列，以等待其它连接被释放；
maxqueue <maxqueue>：设定请求队列的最大长度；
observe <mode>：通过观察服务器的通信状况来判定其健康状态，默认为禁用，其支持的类型有“layer4”和“layer7”，“layer7”仅能用于http代理场景；
redir <prefix>：启用重定向功能，将发往此服务器的GET和HEAD请求均以302状态码响应；需要注意的是，在prefix后面不能使用/，且不能使用相对地址，以免造成循环；例如：
server srv1 172.16.100.6:80 redir http://imageserver.magedu.com check
weight <weight>：权重，默认为1，最大值为256，0表示不参与负载均衡；
检查方法：

option httpchk
option httpchk <uri>
option httpchk <method> <uri>
option httpchk <method> <uri> <version>

不能用于frontend段，例如：

backend https_relay
mode tcp
option httpchk OPTIONS * HTTP/1.1\r\nHost:\ blog.nbhao.org
server apache1 192.168.1.1:443 check port 80

使用案例：

server first 172.16.100.7:1080 cookie first check inter 1000
server second 172.16.100.8:1080 cookie second check inter 1000

7、status管理页

可以通过页面直观的查看haproxy的情况，例如：

listen stats
    mode http
    bind 0.0.0.0:8000
    stats enable
    stats hide-version
    stats uri     /admin?stats
    stats realm   Haproxy\ Statistics
    stats auth    admin:admin
    stats admin if TRUE

8、Http配置举例

完整的一个haproxy工作在七层http模式的例子。

global
    log         127.0.0.1 local2

    chroot      /var/lib/haproxy
    pidfile     /var/run/haproxy.pid
    maxconn     4000
    user        haproxy
    group       haproxy
    daemon

defaults
    mode                    http
    log                     global
    option                  httplog
    option                  dontlognull
    option http-server-close
    option forwardfor       except 127.0.0.0/8
    option                  redispatch
    retries                 3
    timeout http-request    10s
    timeout queue           1m
    timeout connect         10s
    timeout client          1m
    timeout server          1m
    timeout http-keep-alive 10s
    timeout check           10s
    maxconn                 30000

listen stats
    mode http
    bind 0.0.0.0:1080
    stats enable
    stats hide-version
    stats uri     /haproxyadmin?stats
    stats realm   Haproxy\ Statistics
    stats auth    admin:admin
    stats admin if TRUE


frontend http-in
    bind *:80
    mode http
    log global
    option httpclose
    option logasap
    option dontlognull
    capture request  header Host len 20
    capture request  header Referer len 60
    default_backend servers

frontend healthcheck
    bind :1099
    mode http
    option httpclose
    option forwardfor
    default_backend servers

backend servers
	balance roundrobin
    server websrv1 192.168.10.11:80 check maxconn 2000
    server websrv2 192.168.10.12:80 check maxconn 2000