HAProxy实现负载均衡

当随着访问量的增加时，原来的单台服务器难以承受大量的访问时，就需要使用负载均衡来分担服务器的压力。本文介绍使用HAProxy实现一个免费、高效、可靠的高可用负载均衡解决方案。

HAProxy简介
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HAProxy（High Availability Proxy）是一款高性能的TCP/HTTP负载均衡器和反向代理服务器，由法国人Willy Tarreau开发，采用C语言编写。它以轻量、高效、稳定著称，广泛应用于高并发场景，如大型网站、API服务、数据库负载均衡等，是构建高可用架构的核心组件之一。适合处理高负载站点的七层数据请求，对外可屏蔽内部的真实Web服务器，防止内部服务器遭受外部攻击。

核心功能
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负载均衡
- 支持多种协议：HTTP、HTTPS、TCP（如数据库、SSH）、UDP（v2.3+实验性支持）。
- 丰富的负载均衡算法：
  - 静态算法：轮询（Round Robin）、加权轮询（Weighted RR）、源IP哈希（Source IP Hash，会话保持）。
  - 动态算法：最小连接数（Least Connections）、加权最小连接（Weighted LC）、URL哈希（URL Hash）等。
- 健康检查：主动/被动检查后端服务器状态，自动剔除故障节点，恢复后重新加入。
反向代理
- 隐藏后端服务器，保护内部架构，统一入口流量。
- 支持路径路由（基于URL路径转发到不同后端服务，如/api→API服务器，/static→静态资源服务器）。
- SSL/TLS终结：解密HTTPS流量，减轻后端服务器负担，同时支持SSL证书管理。
高可用与性能优化
- 无状态设计：支持水平扩展，可部署多实例配合Keepalived实现故障转移。
- 低资源消耗：单进程事件驱动模型（类似Nginx），处理十万级并发连接，内存占用极低。
- 连接复用：复用后端服务器TCP连接，减少握手开销。
- 缓存与压缩：缓存静态资源，支持Gzip压缩，提升响应速度。
安全防护
- DDoS防护：限制单IP连接数、请求速率。
- WAF基础功能：过滤恶意请求（如SQL注入、XSS）。
- 访问控制：基于IP、用户认证（Basic Auth）等限制访问。
监控与日志
- 内置统计页面（/haproxy?stats），实时展示流量、后端状态、错误率等指标。
- 详细日志记录，支持自定义日志格式，便于问题排查和性能分析。

应用场景
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Web服务负载均衡：分发HTTP/HTTPS请求到多台应用服务器（如Nginx、Tomcat、Node.js）。
数据库读写分离：通过TCP模式代理MySQL，将读请求分发到从库，写请求路由到主库。
API网关：统一API入口，实现路由、认证、限流、监控。
高可用集群：配合Keepalived实现负载均衡器自身的故障转移，避免单点故障。
CDN节点流量分发：在CDN架构中分发用户请求到边缘节点。

与其他工具对比
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工具	特点对比
HAProxy	性能极强，支持TCP/UDP，配置灵活，适合复杂负载均衡场景，但HTTP功能（如缓存）较弱。
Nginx	HTTP功能丰富（缓存、Rewrite、SSL），轻量易用，适合静态资源+反向代理，但TCP负载均衡能力弱于HAProxy。
LVS	工作在Linux内核层（L4/L7），性能顶尖，但配置复杂，依赖内核模块，灵活性较低。

HAProxy解决方案
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客户端IP：将客户端IP进行Hash计算并保存，当相同的IP访问代理服务器时可以转发至相同的后端服务器；
Cookie：依靠真实服务器发送给客户端的Cookie信息进行会话保持；
Session：保存真实服务器的Session及服务标识，实现会话保持功能；

实验拓扑图
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实验配置
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HAProxy配置
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1、安装HAProxy

$ yum install -y haproxy

2、修改配置文件

$ [root@CentOS7] ~$ vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
global
    log         127.0.0.1 local2

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

    # turn on stats unix socket
    stats socket /var/lib/haproxy/stats

frontend haproxy_inbound
    bind *:80
    default_backend haproxy_httpd

backend haproxy_httpd
    balance     roundrobin
    option httpchk GET /index.html  # 健康检查
    server web1 192.168.10.129:80 check
    server web2 192.168.10.130:80 check

3、内核优化

$ vim /etc/security/limits.conf
*               soft    nofile        65535
*               hard    nofile        65535

4、开启日志服务

# 修改日志配置文件
$ vim /etc/rsyslog.conf
$ModLoad imudp
$UDPServerRun 514
local3.*                           /var/log/haproxy.log

# 重启日志服务
$ systemctl restart syslog

5、开启HAProxy

$ haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg

后端Web服务器配置
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后端服务器配置基本相同，为了验证试验效果，后端网页不同 1、配置网卡

$ vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33554984
NAME=ens33554984
BOOTPROTO='static'
ONBOOT="yes"
IPADDR=192.168.10.129
GATEWAY=192.168.10.128  #网关指向HAProxy的内网IP
TYPE="Ethernet"

$ systemctl restart network

2、Apache配置网页文件做修改，其他配置相同

[root@CentOS7] ~$ yum install -y httpd

# Web-1
[root@CentOS7] ~$ echo "This is Web-1" > /var/www/html/index.html

# Web-2
[root@CentOS7] ~$ echo "This is Web-2" > /var/www/html/index.html

[root@CentOS7] ~$ systemctl start httpd
[root@CentOS7] ~$ systemctl enable httpd

测试
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重启HAProxy

$ systemctl restart haproxy.service

浏览器打开 http://192.168.10.128,刷新网页，便可以看到在Web-1和Web-2之间轮询。实现一个负载均衡。

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应用场景 #

与其他工具对比 #

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后端Web服务器配置 #

测试 #