搭建 Web 群集Haproxy

案例概述

        Haproxy 是目前比较流行的一种群集调度工具，同类群集调度工具有很多，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模块支持群集功能，但是对群集节点健康检查功能不强，高并发性能没有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 群集。

一、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 2xx、3xx(如 200、301)，如果出现异常会返回 4xx、5xx(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。不管使用哪种方式，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。

        (1)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。

        (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。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到A上，连接数变为A:6、B:5、C:6:再有新的请求会分配给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,很难会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。

        (3)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 等做群集调度。例如，使用基于源 IP 的群集调度算法，有三个节点 A、B、C，第一个用户第一次访问被指派到了 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,实现群集的调度。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 群集调度器

        目前，常见的 Web 群集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。也有很多人使用国内的一些产品，如梭子鱼、绿盟等。

二、案例环境

1.本案例环境

        本案例使用三台服务器模拟搭建一套 Web 群集，具体的拓扑如图 4.1所示。案例环境如下。

2.案例需求

        测试安装 nginx、haproxy;Haproxy、nginx 配置。 

三、案例实施

1.编译安装 Nginx服务器

        (1)搭建 Nginx-node-1，使用 nginx-1.12.0.tar.gz 安装包进行编译安装。

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://192.168.1.61/test.html 测试，如下图所示。 

 (2)搭建 Nginx-node-2.

编译安装的步骤与 Nginx-node-1 相同，不同之处在于建立测试页面。

 安装完成后，在客户端访问 http://192.168.1.62/test.html 测试，如下图所示。

 2.编译安装 Haproxy

        在 Haproxy 服务器使用 haproxy-1.5.19.tar.gz 安装包进行编译安装。

 3.Haproxy服务器配置

(1)建立 Haproxy的配置文件。

 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。

         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。

         listen 配置项一般配置应用模块参数。

 (2)修改 haproxy.cfg配置文件

        根据目前的群集设计，将haproxy.cfg配置文件的内容修改如下

 4.创建自启动脚本

        自启动脚本命令如下:

 5.测试 Web 群集

        通过上面的步骤，已经搭建完成 Haproxy 的 Web 群集，接下来需要验证群集是否工作正常。一个群集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://192.168.1.60/test.html，浏览器显示信息如图一所示。

         再次打开一个新的浏览器页面访问 http://192.168.1.60/test.html，浏览器显示信息如图所二示。

可以看到群集的负载均衡调度已经生效，已经满足了群集的高性能需求。

(2)测试高可用

        现在将192.168.1.62的Nginx服务停用，在客户端使用浏览器打开http://192.168.1.60/test.html，浏览器显示信息仍然如图一所示。
        从中可以看出,当一台节点故障,不会影响群集的使用,这样就满足了群集的高可用性。也可以将 192.168.1.62的 Nginx 服务恢复,再将 192.168.1.61的 Nginx 服务停用，测试高可用性。

6.Haproxy 的日志

        Haproxy 的日志默认输出到系统的 syslog 中，查看起来不是非常方便，为了更好地管理 Haproxy 的日志，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 syslog 配置文件，将原有的配置更改为以下配置: 

重启 rsyslog，完成rsyslog 配置。

(2)测试日志信息。

        在客户端访问 http://192.168.1.60/test.html后，可以使用 tail/var/log/haproxy.log 即时査看 Haproxy 的访问请求日志信息。

 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，如表所示。