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HAProxy 实验指南：从零开始搭建高可用负载均衡系统

网友: 技术文档 2025-07-30 10:30:31

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 haproxysystemctl 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 webcluster balance roundrobin server web1 192.168.0.101:80 check server 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 webserver   bind *:80   acl block_curl hdr_sub(User-Agent) -i curl   http-request deny if block_curl   default_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/certsopenssl 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 stats   bind *:8888   mode http   stats enable   stats uri /haproxy-status   stats auth admin:admin123   stats hide-version   stats 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/stats1 (initial 1)# 查看 web2 权重[root@haproxy ~]# echo \"get weight webcluster/web2\" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats1 (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/stats2 (initial 1)

    4.测试验证

    5.禁用/启用后端服务器

    # 禁用后端服务器 web1echo \"disable server webcluster/web1\" | socat stdio /var/lib/haproxy/stats# # 启用后端服务器 web1echo \"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_port   bind *: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=101vim /etc/my.cnf[mysqld]server-id=101 # 唯一标识，区分不同服务器#（rs2）：设置server-id=102vim /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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