2.总结haproxy各调度算法的实现方式及其应用场景

HAProxy通过固定参数 balance 指明对后端服务器的调度算法，该参数可以配置在listen或backend选项中。HAProxy的调度算法分为静态和动态调度算法，但是有些算法可以根据参数在静态和动态算法中相互转换。

2.1 静态算法

静态算法：按照事先定义好的规则轮询公平调度，不关心后端服务器的当前负载、连接数和响应速度等，且无法实时修改权重(只能为0和1,不支持其它值)，只能靠重启HAProxy生效。

2.1.1 socat 工具

对服务器动态权重和其它状态可以利用 socat工具进行调整，Socat是 Linux下的一个多功能的网络工具，名字来由是Socket CAT，相当于netCAT的增强版。Socat的主要特点就是在两个数据流之间建立双向通道，且支持众多协议和链接方式。如 IP、TCP、 UDP、IPv6、Socket文件等

范例：利用工具socat 对服务器动态权重调整

[root@centos7 ~]#socat -h

[root@centos7 ~]#echo "help" | socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock

[root@centos7 ~]#echo "show servers state" | socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock

[root@centos7 ~]#cat /etc/haproxy/haproxy.cfg

......

listen magedu-test-80

bind :81,:82

mode http

server web1 10.0.0.17:80 check inter 3000 fall 3 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 check weight 3

......

[root@centos7 ~]#echo "show servers state" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy.sock

# be_id be_name srv_id srv_name srv_addr srv_op_state srv_admin_state srv_uweight

srv_iweight srv_time_since_last_change srv_check_status srv_check_result

srv_check_health srv_check_state srv_agent_state bk_f_forced_id srv_f_forced_id

srv_fqdn srv_port srvrecord

2 magedu-test-80 1 web1 10.0.0.17 2 0 2 1 812 6 3 7 6 0 0 0 - 80 - 2 magedu-test-80 2 web2 10.0.0.27 2 0 2 3 812 6 3 4 6 0 0 0 - 80 - 4 web_port 1 web1 127.0.0.1 0 0 1 1 810 8 2 0 6 0 0 0 - 8080 -

查看weight：get weigh

[root@centos7 ~]#echo "get weight magedu-test-80/web2" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy.sock

3 (initial 3)

修改weight：set weight，注意只针对单进程有效

[root@centos7 ~]#echo "set weight magedu-test-80/web2 2" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy.sock

[root@centos7 ~]#echo "get weight magedu-test-80/web2" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy.sock

2 (initial 3)

将后端服务器禁用，注意只针对单进程有效

[root@centos7 ~]#echo "disable server magedu-test-80/web2" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy.sock

启用后端服务器

[root@centos7 ~]#echo "enable server magedu-test-80/web2" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy.sock

将后端服务器软下线，即weight设为0

[root@centos7 ~]#echo "set weight magedu-test-80/web1 0" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy.sock

针对haproxy的多进程,将后端服务器禁用

[root@centos7 ~]#vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

......

stats socket /var/lib/haproxy/haproxy1.sock mode 600 level admin process 1 #绑定第

1个进程和socket文件

stats socket /var/lib/haproxy/haproxy2.sock mode 600 level admin process 2 #绑定第

2个进程和socket文件

nbproc 2

.....

[root@centos7 ~]#echo "disable server magedu-test-80/web2" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy1.sock

[root@centos7 ~]#echo "disable server magedu-test-80/web2" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy2.sock

[root@haproxy ~]#for i in {1..2};do echo "set weight magedu-test-80/web$i 10" |

socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy$i.sock;done

#如果静态算法，如:static-rr，可以更改weight为0或1，但不支持动态更改weight为其它值，否则会提示下面信息

[root@centos7 ~]#echo "set weight magedu-test-80/web1 0" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy.sock

2.1.2 static-rr基于权重的轮询调度算法

static-rr：基于权重的轮询调度，不支持运行时利用socat进行权重的动态调整(只支持0和1,不支持其它值)及后端服务器慢启动，其后端主机数量没有限制，相当于LVS中的 wrr。

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode http

log global

balance static-rr

server web1 10.0.0.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 weight 2 check inter 3000 fall 2 rise 5

2.1.3 first 调度算法

first：根据服务器在列表中的位置，自上而下进行调度，但是其只会当第一台服务器的连接数达到上限，新请求才会分配给下一台服务，因此会忽略服务器的权重设置，此方式使用较少不支持用socat进行动态修改权重,可以设置0和1,可以设置其它值但无效

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode http

log global

balance first

server web1 10.0.0.17:80 maxconn 2 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

2.2 动态算法

动态算法：基于后端服务器状态进行调度适当调整，新请求将优先调度至当前负载较低的服务器，且权重可以在haproxy运行时动态调整无需重启。

2.2.1 roundrobin 基于权重的轮询动态调度算法

roundrobin：基于权重的轮询动态调度算法，支持权重的运行时调整，不同于lvs中的rr轮训模式，HAProxy中的roundrobin支持慢启动(新加的服务器会逐渐增加转发数)，其每个后端backend中最多支持4095个real server，支持对real server权重动态调整，roundrobin为默认调度算法,此算法使用广泛。

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode http

log global

balance roundrobin

server web1 10.0.0.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 weight 2 check inter 3000 fall 2 rise 5

支持动态调整权重：

# echo "get weight web_host/web1" | socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock

1 (initial 1)

# echo "set weight web_host/web1 3" | socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock

# echo "get weight web_host/web1" | socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock

3 (initial 1)

2.2.2 leastconn 加权最少连接动态算法

leastconn 加权的最少连接的动态，支持权重的运行时调整和慢启动，即:根据当前连接最少的后端服务器而非权重进行优先调度(新客户端连接)，比较适合长连接的场景使用，比如：MySQL等场景。

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode http

log global

balance leastconn

server web1 10.0.0.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

2.2.3 random 基于随机数负载平衡算法

在1.9版本开始增加 random的负载平衡算法，其基于随机数作为一致性hash的key，随机负载平衡对于大型服务器场或经常添加或删除服务器非常有用，支持weight的动态调整，weight较大的主机有更大概率获取新请求。

random配置实例

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode http

log global

balance random

server web1 10.0.0.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

2.3 其他算法

其它算法即可作为静态算法，又可以通过选项成为动态算法

2.3.1 source源地址hash算法

源地址hash，基于用户源地址hash并将请求转发到后端服务器，后续同一个源地址请求将被转发至同一个后端web服务器。此方式当后端服务器数据量发生变化时，会导致很多用户的请求转发至新的后端服务器，默认为静态方式，但是可以通过hash-type选项进行更改

这个算法。一般是在不插入Cookie的TCP模式下使用，也可给不支持会话cookie的客户提供最好的会话粘性，适用于session会话保持但不支持cookie和缓存的场景

源地址有两种转发客户端请求到后端服务器的服务器选取计算方式，分别是取模法和一致性hash

2.3.1.1 map-base 取模法

map-based：取模法，对source地址进行hash计算，再基于服务器总权重的取模，最终结果决定将此请求转发至对应的后端服务器。此方法是静态的，即不支持在线调整权重，不支持慢启动，可实现对后端服务器均衡调度。缺点是当服务器的总权重发生变化时，即有服务器上线或下线，都会因总权重发生变化而导致调度结果整体改变，hash-type 指定的默认值为此算法。

所谓取模运算，就是计算两个数相除之后的余数，10%7=3, 7%4=3

map-based算法：基于权重取模，hash(source_ip)%所有后端服务器相加的总权重

取模法配置示例

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode tcp

log global

balance source

hash-type map-based

server web1 10.0.0.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 3

server web2 10.0.0.27:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 3

#不支持动态调整权重值

[root@haproxy ~]#echo "set weight web_host/10.0.0.27 10" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy.sock

Backend is using a static LB algorithm and only accepts weights '0%' and '100%'. #只能动态上线和下线

[root@haproxy ~]#echo "set weight web_host/10.0.0.27 0" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy.sock

[root@haproxy conf.d]#echo "get weight web_host/10.0.0.27" | socat stdio

/var/lib/haproxy/haproxy.sock

0 (initial 1)

2.3.1.2 一致性 hash

一致性哈希，当服务器的总权重发生变化时，对调度结果影响是局部的，不会引起大的变动，hash（o）mod n ，该hash算法是动态的，支持使用 socat等工具进行在线权重调整，支持慢启动。

算法：

1、key1=hash(source_ip)%(2^32) [0---4294967295]

2、keyA=hash(后端服务器虚拟ip)%(2^32)

3、将key1和keyA都放在hash环上，将用户请求调度到离key1最近的keyA对应的后端服务器，顺时针找“爸爸”。

hash环偏斜问题

增加虚拟服务器IP数量，比如：一个后端服务器根据权重为1生成1000个虚拟IP，再hash。而后端服务器权重为2则生成2000的虚拟IP，再进行hash运算,最终在hash环上生成3000个节点，从而解决hash环偏斜问题

一致性hash配置示例

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode tcp

log global

balance source

hash-type consistent

server web1 10.0.0.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

2.3.2 uri

基于对用户请求的URI的左半部分或整个uri做hash，再将hash结果对总权重进行取模后，根据最终结果

将请求转发到后端指定服务器，适用于后端是缓存服务器场景，默认是静态算法，也可以通过hash-type指定map-based和consistent，来定义使用取模法还是一致性hash。

注意：此算法基于应用层，所以只支持 mode http ，不支持 mode tcp

左半部分：/<path>;<params>

整个uri：/<path>;<params>?<query>#<frag

2.3.2.1 uri 取模法配置示例

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode http

log global

balance uri

server web1 10.0.0.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

2.3.2.2 uri 一致性hash配置示例

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode http

log global

balance uri

hash-type consistent

server web1 10.0.0.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

访问不同的uri，确认可以将用户同样的请求转发至相同的服务器

# curl http://10.0.0.7/test1.html

# curl http://10.0.0.7/test2..html

2.3.3 url_param

url_param对用户请求的url中的 params 部分中的一个参数key对应的value值作hash计算，并由服务器

总权重相除以后派发至某挑出的服务器；通常用于追踪用户，以确保来自同一个用户的请求始终发往同

一个real server，如果无没key，将按roundrobin算法

#假设：

url = http://www.magedu.com/foo/bar/index.php?key=value

#则：

host = "www.magedu.com"

url_param = "key=value"

2.3.3.1 url_param取模法配置示例

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode http

log global

balance url_param userid

server web1 10.0.0.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

2.3.3.2 url_param一致性hash配置示例

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode http

log global

balance url_param userid #对url_param的值取hash

hash-type consistent

server web1 10.0.0.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

2.3.3.3 测试访问

# curl http://10.0.0.7/index.html?userid=<NAME_ID>

# curl "http://10.0.0.7/index.html?userid=<NAME_ID>&typeid=<TYPE_ID>"

2.3.4 hdr

针对用户每个http头部(header)请求中的指定信息做hash，此处由 name 指定的http首部将会被取出并做hash计算，然后由服务器总权重取模以后派发至某挑出的服务器，如果无有效值，则会使用默认的轮询调度。

2.3.4.1 hdr取模法配置示例

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode http

log global

balance hdr(User-Agent)

#balance hdr(host)

server web1 10.0.0.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

2.3.2.2 一致性hash配置示例

listen web_host

bind 10.0.0.7:80,:8801-8810,10.0.0.7:9001-9010

mode http

log global

balance hdr(User-Agent)

hash-type consistent

server web1 10.0.0.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

server web2 10.0.0.27:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

2.3.2.3 测试访问

[root@centos6 ~]#curl -v http://10.0.0.7/index.html

[root@centos6 ~]#curl -vA 'firefox' http://10.0.0.7/index.html

[root@centos6 ~]#curl -vA 'chrome' http://10.0.0.7/index.html

2.3.5 rdp-cookie

rdp-cookie对远windows远程桌面的负载，使用cookie保持会话，默认是静态，也可以通过hash-type指定map-based和consistent，来定义使用取模法还是一致性hash。

2.3.5.1 rdp-cookie 取模法配置示例

listen RDP

bind 10.0.0.7:3389

balance rdp-cookie

mode tcp

server rdp0 10.0.0.17:3389 check fall 3 rise 5 inter 2000 weight 1

2.3.5.2 rdp-cookie 一致性hash配置示例

[root@haproxy ~]#cat /etc/haproxy/conf.d/windows_rdp.cfg

listen magedu_RDP_3389

mode tcp

bind 172.16.0.100:3389

balance rdp-cookie

hash-type consistent

server rdp0 10.0.0.200:3389 check fall 3 rise 5 inter 2000 weight 1

2.4 算法总结

#静态

static-rr--------->tcp/http

first------------->tcp/http

#动态

roundrobin-------->tcp/http

leastconn--------->tcp/http

random------------>tcp/http

#以下静态和动态取决于hash_type是否consistent

source------------>tcp/http

Uri--------------->http

url_param--------->http

hdr--------------->http

rdp-cookie-------->tcp

2.5 各种算法使用场景

first #使用较少

static-rr #做了session共享的 web 集群

roundrobin

random

leastconn #数据库

source #基于客户端公网 IP 的会话保持

Uri--------------->http #缓存服务器，CDN服务商，蓝汛、百度、阿里云、腾讯

url_param--------->http #可以实现session保持

hdr #基于客户端请求报文头部做下一步处理

rdp-cookie #基于Windows主机,很少使用

posted @ 2022-08-20 15:52 惊起千层浪阅读(128) 评论(0) 编辑收藏举报

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