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HAProxy 实验指南：从零开始搭建高可用负载均衡系统

news 2025/7/27 5:23:57

引言

HAProxy（High Availability Proxy）是一款高性能的TCP/HTTP负载均衡器和代理服务器，广泛用于构建高可用、可扩展的Web架构。它由法国开发者Willy Tarreau于2000年开发，如今已成为开源社区和企业级应用中不可或缺的工具。HAProxy以其卓越的性能、灵活性和丰富的功能，被用于处理数百万并发连接的场景，例如大型网站、API网关、微服务架构等。

本文将通过一个完整的实验，带你一步步在RHEL 9系统上搭建HAProxy负载均衡环境，并深入探索其核心功能，包括七层和四层负载均衡、健康检查、访问控制、HTTPS配置、动态权重调整等。

HAProxy 简介

1. HAProxy 是什么？

HAProxy 是一个开源的高性能 TCP/HTTP 负载均衡器，主要用于分发网络流量到多个后端服务器。它支持基于 HTTP 和 TCP 协议的负载均衡，能够实现高可用性、会话保持、动态权重调整、健康检查等功能。HAProxy 的设计目标是提供一个可靠且高效的解决方案，以应对高并发、高流量的业务需求。

2. HAProxy 的核心特性

高性能：支持数万甚至数十万的并发连接。
灵活的负载均衡算法：支持轮询（Round Robin）、最少连接（LeastConn）、源地址哈希（Source Hash）、一致性哈希（Consistent Hash）等。
健康检查：自动检测后端服务器的健康状态，故障时自动切换。
会话保持：通过 Cookie 或源地址哈希实现会话粘性。
SSL/TLS 支持：支持 HTTPS 协议，提供加密通信。
动态配置：通过 socat 工具实现运行时动态调整后端服务器权重或状态。
状态监控：提供 Web 状态页面，实时查看负载均衡器的运行状态。

3. HAProxy 的应用场景

Web 服务负载均衡：将流量分发到多个 Web 服务器，提高并发处理能力。
数据库负载均衡：分发数据库请求到多个 MySQL 或 PostgreSQL 实例。
API 网关：作为 API 请求的入口，实现流量控制、路由和安全策略。
微服务架构：在微服务中实现服务发现和负载均衡。
高可用架构：通过健康检查和故障转移，确保服务的持续可用性。

实验环境准备

1.机器角色分配：

HAProxy服务器（172.25.254.100）
后端服务器1（RS1）
后端服务器2（RS2）
客户端：172.25.254.103

2.所有机器基础配置

配置静态IP（根据上述分配）。
关闭防火墙（临时测试用，生产需配置规则）
关闭SELinxu

第一步：安装HAProxy和依赖

在HAProxy服务器（172.25.254.100）上执行：

1.安装HAProxy：

dnf install haproxy -y

2.启动并启用HAProxy服务：

systemctl start haproxy
systemctl enable haproxy

第三步：配置HAProxy负载均衡

在HAProxy服务器（172.25.254.100）上执行：

1.编辑HAProxy配置文件：

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

2.配置内容

3.验证配置文件语法：

haproxy -c -f /etc/haproxy/haproxy.cfg-c：表示 "check"（检查）模式，仅验证配置文件的语法合法性，不会启动 HAProxy 服务
-f /etc/haproxy/haproxy.cfg：指定要检查的配置文件路径（这里是默认的配置文件路径）

如果提示 Configuration file is valid，则配置正确。

4.重启HAProxy服务

systemctl restart haproxy

第四步：测试负载均衡

在客户端（192.168.0.103）上执行：

1.多次访问HAProxy服务器（172.25.254.100）：

for i in {1..10}; do curl http://172.25.254.100; sleep 0.5; done

输出应交替显示RS和RS2，说明负载均衡生效。

第五步：配置健康检查

修改HAProxy配置文件：

1.编辑配置文件：

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

2.修改`backend webcluster`部分，添加健康检查：

backend webclusterbalance roundrobinserver web1 192.168.0.101:80 checkserver web2 192.168.0.102:80 check

3.重启HAProxy：

systemctl restart haproxy

4.测试健康检查：

在RS1上停止Nginx服务：
```
systemctl stop nginx
```

再次运行客户端测试命令：

for i in {1..10}; do curl http://172.25.254.100; sleep 0.5; done

所有请求应只返回RS2 server - 192.168.0.102。

第六步：配置访问控制（ACL）

修改HAProxy配置文件：

1.编辑配置文件：

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

2.添加以下内容到`defaults`段之后：

frontend webserverbind *:80acl block_curl hdr_sub(User-Agent) -i curlhttp-request deny if block_curldefault_backend webcluster

这将阻止使用curl工具的访问。

3.重启HAProxy：

systemctl restart haproxy

4.测试ACL:

使用curl访问会失败：curl http://172.25.254.100

返回403 Forbidden。

将curl的请求头伪装为Firefox 128.0 浏览器，绕过基于User-Agent的拦截规则。

第七步：配置HTTPS

1.生成自签名证书：

1.1在HAProxy服务器上生成证书：

mkdir /etc/haproxy/certs
openssl req -newkey rsa:2048 -nodes -keyout /etc/haproxy/certs/haproxy.key -x509 -days 365 -out /etc/haproxy/certs/haproxy.crt

1.2合并证书和私钥：

cat /etc/haproxy/certs/haproxy.key /etc/haproxy/certs/haproxy.crt > /etc/haproxy/certs/haproxy.pem

2.修改HAProxy配置文件：

2.1编辑配置文件：

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

2.2添加以下配置：

3.重启HAProxy：

systemctl restart haproxy

4.测试

4.1HTTP请求测试：

HAproxy的80端口（HTTP）监听正常，触发了配置中的redirect scheme https code 301规则。重定向逻辑正确，将 HTTP 请求强制导向 HTTPS 地址，符合预期。

4.2HTTPS请求测试：

HAProxy 的 443 端口（HTTPS）监听正常，SSL 证书配置有效（-k参数跳过证书验证，适合测试环境）。

请求已成功转发到后端的 Nginx 服务器（172.25.254.101或172.25.254.102），后端服务器正常响应。

第八步：配置状态页

1.编辑配置文件：

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

2.在`defaults`段之后添加状态页配置：

listen statsbind *:8888mode httpstats enablestats uri /haproxy-statusstats auth admin:admin123stats hide-versionstats refresh 2s

3.重启HAProxy：

systemctl restart haproxy

4.访问状态页：

浏览器访问 http://172.25.254.100:8888/haproxy-status。
用户名：admin，密码：admin123。

第九步：动态调整后端服务器权重

通过 HAProxy 的 Unix 套接字（socket） 动态管理后端服务器（webcluster 组中的 web1），无需重启 HAProxy 服务。

使用socat工具：

1.安装`socat`：

dnf install socat -y

2.修改HAProxy配置文件

授予socket管理员权限。（未修改前无法使用set weight，是因为 HAProxy 默认对统计 socket 仅开放读取权限，限制了写入操作）

3.设置权重

# 查看 web1 权重
[root@haproxy ~]# echo "get weight webcluster/web1" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats
1 (initial 1)
# 查看 web2 权重
[root@haproxy ~]# echo "get weight webcluster/web2" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats
1 (initial 1)
# 设置 web2 权重
[root@haproxy ~]# echo "set weight webcluster/web2 2" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats
# 验证 web2 权重
[root@haproxy ~]# echo "get weight webcluster/web2" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats
2 (initial 1)

4.测试验证

5.禁用/启用后端服务器

# 禁用后端服务器 web1
echo "disable server webcluster/web1" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats
# # 启用后端服务器 web1
echo "enable server webcluster/web1" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats

第十步：配置四层负载均衡（TCP）

1.编辑配置文件：

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

2.添加以下内容：

listen mysql_portbind *:3306  # 监听所有IP的3306端口mode tcp    # MySQL基于TCP协议balance leastconn   # 最少连接数算法，适合数据库负载均衡server mysql1 172.25.254.101:3306 check inter 3s fall 3  rise 5  weight 2 # 后端服务器1，启动健康检查server mysql2 172.25.254.102:3306 check inter 3s fall 3  rise 5  weight 1 # 后端服务器2，启用健康检查

3.重启HAProxy：

systemctl restart haproxy

4.安装并启动mariadb：

在RS1和RS2上安装MySQL（或MariaDB）并配置监听3306端口。

# 两台机器都执行
dnf install mariadb-server -y  # 安装
systemctl start mariadb        # 启动
systemctl enable mariadb       # 开机自启

5.配置数据库区分标识（方便验证负载均衡）

# （rs1）：设置server-id=101
vim /etc/my.cnf
[mysqld]
server-id=101  # 唯一标识，区分不同服务器#（rs2）：设置server-id=102
vim /etc/my.cnf
[mysqld]
server-id=102# 重启数据库使配置生效
systemctl restart mariadb

6.授权数据库访问（允许 HAProxy 转发的客户端连接）

# rs1和rs2都执行，授权用户admin（密码admin）从任何IP访问数据库
mysql -e "grant all on *.* to 'admin'@'%' identified by 'admin';"
mysql -e "flush privileges;"  # 刷新权限

7.在Clinet上安装 MySQL 客户端（用于连接测试）

dnf  install mariadb -y

8.在Client上测试多次连接 HAProxy，查看分配结果

# 连接HAProxy服务器（IP为172.25.254.100），查询服务器标识
mysql -uadmin -padmin -h 172.25.254.100 -e "show variables like 'hostname'"  # 查看主机名
mysql -uladmin -padmin -h 172.25.254.100 -e "select @@server_id"  # 查看server-id

负载均衡配置已经成功生效：

多次访问172.25.254.100（HAProxy 节点）时，请求被交替分发到后端的 101（server_id=101，主机名rs1）和 102（server_id=102，主机名rs2）。
admin用户的权限配置正确，能够正常连接并执行查询命令（如show variables和select @@server_id）。
结合之前的 HAProxy 配置（balance leastconn），这种交替返回的结果符合 “最少连接数” 负载均衡策略的预期（在连接数相近时会交替分配）。

总结

HAProxy 作为一款高性能、功能丰富的开源负载均衡器，是构建高可用架构的核心组件。通过本次实验，我们不仅掌握了其基础配置，还深入实践了动态管理、安全策略和四层负载均衡等高级功能。HAProxy 的灵活性和稳定性使其成为企业级应用的理想选择，未来可通过持续学习其高级特性（如 ACL 规则优化、SSL 终止加速等）进一步提升技能水平。

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http://www.lryc.cn/news/600272.html