概述

ha-proxy是一款高性能的负载均衡软件。因为其专注于负载均衡这一些事情，因此与nginx比起来在负载均衡这件事情上做更好，更专业。

基础介绍

https://www.haproxy.org/（官方网站）
HAProxy提供高可用性、负载均衡以及基于TCP和HTTP应用的代理，支持虚拟主机，它是免费、快速并且可靠的一种解决方案。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。

Haproxy的特点

haproxy 作为目前流行的负载均衡软件，必须有其出色的一面。下面介绍一下ha-proxy相对LVS，Nginx等负载均衡软件的优点。

  • 支持tcp / http 两种协议层的负载均衡，使得其负载均衡功能非常丰富。
  • 支持8种左右的负载均衡算法，尤其是在http模式时，有许多非常实在的负载均衡算法，适用各种需求。
  • 性能非常优秀，基于单进程处理模式（和Nginx类似）让其性能卓越。
  • 拥有一个功能出色的监控页面，实时了解系统的当前状况。
  • 功能强大的ACL支持，给用户极大的方便。

HAProxy核心能力和关键特性

HAProxy的核心功能

  • 负载均衡：L4和L7两种模式，支持RR/静态RR/LC/IP Hash/URI Hash/URL_PARAM Hash/HTTP_HEADER Hash等丰富的负载均衡算法
  • 健康检查：支持TCP和HTTP两种健康检查模式
  • 会话保持：对于未实现会话共享的应用集群，可通过Insert Cookie/Rewrite Cookie/Prefix Cookie，以及上述的多种Hash方式实现会话保持
  • SSL：HAProxy可以解析HTTPS协议，并能够将请求解密为HTTP后向后端传输
  • HTTP请求重写与重定向
  • 监控与统计：HAProxy提供了基于Web的统计信息页面，展现健康状态和流量数据。基于此功能，使用者可以开发监控程序来监控HAProxy的状态
    从这个核心功能来看，haproxy实现的功能类似于nginx的L4、L7反向代理。

HAProxy的关键特性

性能

  • 采用单线程、事件驱动、非阻塞模型，减少上下文切换的消耗，能在1ms内处理数百个请求。并且每个会话只占用数KB的内存。
  • 大量精细的性能优化，如O(1)复杂度的事件检查器、延迟更新技术、Single-buffereing、Zero-copy forwarding等等，这些技术使得HAProxy在中等负载下只占用极低的CPU资源。
  • HAProxy大量利用操作系统本身的功能特性，使得其在处理请求时能发挥极高的性能，通常情况下，HAProxy自身只占用15%的处理时间，剩余的85%都是在系统内核层完成的。
  • HAProxy作者在8年前（2009）年使用1.4版本进行了一次测试，单个HAProxy进程的处理能力突破了10万请求/秒，并轻松占满了10Gbps的网络带宽。

稳定性

作为建议以单进程模式运行的程序，HAProxy对稳定性的要求是十分严苛的。按照作者的说法，HAProxy在13年间从未出现过一个会导致其崩溃的BUG，HAProxy一旦成功启动，除非操作系统或硬件故障，否则就不会崩溃（我觉得可能多少还是有夸大的成分）。
在上文中提到过，HAProxy的大部分工作都是在操作系统内核完成的，所以HAProxy的稳定性主要依赖于操作系统，作者建议使用2.6或3.x的Linux内核，对sysctls参数进行精细的优化，并且确保主机有足够的内存。这样HAProxy就能够持续满负载稳定运行数年之久。

负载均衡的类型

1、无负载平衡：没有负载平衡的简单Web应用程序环境可能如下所示

haproxy会面试什么问题 haproxy原理_负载均衡


在此示例中，用户直接连接到您的Web服务器，在yourdomain.com上，并且没有负载平衡。如果您的单个Web服务器出现故障，用户将无法再访问您的Web服务器。此外，如果许多用户试图同时访问您的服务器并且无法处理负载，他们可能会遇到缓慢的体验，或者可能根本无法连接。

2、4层负载均衡

将网络流量负载平衡到多个服务器的最简单方法是使用第4层（传输层）负载平衡。以这种方式进行负载均衡将根据IP范围和端口转发用户流量（即，如果请求进入http://yourdomain.com/anything，则流量将转发到处理yourdomain.com的所有请求的后端。端口80）。

haproxy会面试什么问题 haproxy原理_负载均衡_02


用户访问负载均衡器，负载均衡器将用户的请求转发给后端服务器的Web后端组。无论选择哪个后端服务器，都将直接响应用户的请求。通常，Web后端中的所有服务器应该提供相同的内容 - 否则用户可能会收到不一致的内容。

3、7层负载均衡

7层负载平衡是更复杂的负载均衡网络流量的方法是使用第7层（应用层）负载均衡。使用第7层允许负载均衡器根据用户请求的内容将请求转发到不同的后端服务器。这种负载平衡模式允许您在同一域和端口下运行多个Web应用程序服务器。

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示例中，如果用户请求yourdomain.com/blog，则会将其转发到博客后端，后端是一组运行博客应用程序的服务器。其他请求被转发到web-backend，后端可能正在运行另一个应用程序。

HAProxy集群

尽管HAProxy 非常稳定，但仍然无法规避操作系统故障、主机硬件故障、网络故障甚至断电带来的风险。所以必须对 HAProxy 实施高可用方案。 可以 利用Keepalived 实现 HAProxy 热备方案。即两台主机上的两个 HAProxy 实例同时在线，其中权重较高的实例为 MASTER ， MASTER 出现问题时，另一台实例自动接管所有流量。
在两台HAProxy 的主机上分别运行着一个 Keepalived 实例，这两个 Keepalived 争抢同一个虚 IP 地址，两个 HAProxy 也尝试去绑定这同一个虚 IP 地址上的端口。显然，同时只能有一个 Keepalived 抢到这个虚 IP ，抢到了这个虚 IP 的 Keepalived 主机上的 HAProxy 便是当前的 MASTER 。 Keepalived 内部维护一个权重值，权重值最高的 Keepalived 实例能够抢到虚 IP 。同时 Keepalived 会定期 check 本主机上的 HAProxy 状态，状态 OK 时权重值增加。

参考

HAProxy原理和基本概念Haproxy+Nginx负载均衡实战HAProxy详解