1、簡(jiǎn)述四層和七層負(fù)載均衡的特點(diǎn)及Haproxy與LVS之間的對(duì)比

什么是四層負(fù)載均衡?

四層負(fù)載均衡指的是負(fù)載均衡設(shè)備通過(guò)報(bào)文中的目標(biāo)IP地址和端口負(fù)載均衡算法叽讳，選擇到達(dá)目的的內(nèi)部服務(wù)器追他，其主要工作在OSI七層模型的第四層（傳輸層）坟募。四層負(fù)載均衡對(duì)數(shù)據(jù)包只是起一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的作用，并不會(huì)干預(yù)客戶端與服務(wù)器之間應(yīng)用層的通信

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什么是七層負(fù)載均衡?

七層負(fù)載均衡邑狸，也被稱為“內(nèi)容交換”懈糯，指的是負(fù)載均衡設(shè)備通過(guò)報(bào)文中的應(yīng)用層信息(URL、HTTP頭部等信息)和負(fù)載均衡算法单雾，選擇到達(dá)目的的內(nèi)部服務(wù)器赚哗。

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Haproxy與LVS之間的對(duì)比

LVS的特點(diǎn)：

1、抗負(fù)載能力強(qiáng)硅堆∮齑ⅲ抗負(fù)載能力強(qiáng)、性能高硬萍，能達(dá)到F5硬件的60%扩所；對(duì)內(nèi)存和cpu資源消耗比較低
2、工作在網(wǎng)絡(luò)4層朴乖，通過(guò)vrrp協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)（僅作分發(fā)之用）祖屏，具體的流量由linux內(nèi)核處理，因此沒有流量的產(chǎn)生买羞。
2袁勺、穩(wěn)定性、可靠性好畜普，自身有完美的熱備方案期丰；（如：LVS+Keepalived）
3、應(yīng)用范圍比較廣吃挑，工作在四層钝荡，所以不用考慮要處理的具體應(yīng)用，可以對(duì)所有應(yīng)用做負(fù)載均衡舶衬；
4埠通、不支持正則處理，不能做動(dòng)靜分離逛犹。
5端辱、支持負(fù)載均衡算法：rr（輪循）、wrr（帶權(quán)輪循）虽画、lc（最小連接）舞蔽、wlc（權(quán)重最小連接）
6、配置復(fù)雜码撰，對(duì)網(wǎng)絡(luò)依賴比較大渗柿，穩(wěn)定性很高。

Ngnix的特點(diǎn)：

1脖岛、工作在網(wǎng)絡(luò)的7層之上做祝，可以針對(duì)http應(yīng)用做一些分流的策略砾省，比如針對(duì)域名鸡岗、目錄結(jié)構(gòu)混槐；
2、Nginx對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴比較小轩性，理論上能ping通就就能進(jìn)行負(fù)載功能声登；
3、Nginx安裝和配置比較簡(jiǎn)單揣苏，測(cè)試起來(lái)比較方便悯嗓；
4、也可以承擔(dān)高的負(fù)載壓力且穩(wěn)定卸察，一般能支撐超過(guò)1萬(wàn)次的并發(fā)脯厨；
5智哀、對(duì)后端服務(wù)器的健康檢查谎痢，只支持通過(guò)端口來(lái)檢測(cè)哮独，不支持通過(guò)url來(lái)檢測(cè)疟丙。
6蔽介、Nginx對(duì)請(qǐng)求的異步處理可以幫助節(jié)點(diǎn)服務(wù)器減輕負(fù)載伸头；
7酪术、Nginx僅能支持http阶剑、https和Email協(xié)議吃沪，適用范圍較小汤善。
8、不支持Session的直接保持票彪，但能通過(guò)ip_hash來(lái)解決红淡。
9、支持負(fù)載均衡算法：Round-robin（輪循）降铸、Weight-round-robin（帶權(quán)輪循）在旱、Ip-hash（Ip哈希）
10、Nginx還能做Web服務(wù)器即Cache功能垮耳。

HAProxy的特點(diǎn)：

1颈渊、支持兩種代理模式：TCP（四層）和HTTP（七層），支持虛擬主機(jī)终佛；
2俊嗽、能夠補(bǔ)充Nginx的一些缺點(diǎn)比如Session的保持，Cookie的引導(dǎo)等工作
3铃彰、支持url檢測(cè)后端的服務(wù)器出問(wèn)題的檢測(cè)會(huì)有很好的幫助绍豁。
4、更多的負(fù)載均衡策略比如：動(dòng)態(tài)加權(quán)輪循(Dynamic Round Robin)牙捉，加權(quán)源地址哈希(Weighted Source Hash)竹揍，加權(quán)URL哈希和加權(quán)參數(shù)哈希(Weighted Parameter Hash)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)
5敬飒、單純從效率上來(lái)講HAProxy會(huì)比Nginx有更出色的負(fù)載均衡速度。
6芬位、HAProxy可以對(duì)Mysql進(jìn)行負(fù)載均衡无拗，對(duì)后端的DB節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)和負(fù)載均衡。
9昧碉、支持負(fù)載均衡算法：Round-robin（輪循）英染、Weight-round-robin（帶權(quán)輪循）、source（原地址保持）被饿、RI（請(qǐng)求URL）四康、rdp-cookie（根據(jù)cookie）
10、不能做Web服務(wù)器即Cache

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2狭握、簡(jiǎn)述Haproxy常見的負(fù)載均衡調(diào)度算法及應(yīng)用場(chǎng)景詳解

算法:

roundrobin:

• 動(dòng)態(tài)算法: 支持權(quán)重的運(yùn)行時(shí)調(diào)整,支持慢啟動(dòng);每個(gè)后端中最多支持4095個(gè)server

static-rr:

• 靜態(tài)算法: 不支持權(quán)重的運(yùn)行時(shí)調(diào)整及慢啟動(dòng),后端主機(jī)數(shù)量無(wú)限制

leastconn:

• 推薦使用在具有較長(zhǎng)會(huì)話的場(chǎng)景中, 例如Mysql闪金、LDAP等

first:

• 根據(jù)服務(wù)器在列表中的位置,自上而下進(jìn)行調(diào)度,前面服務(wù)器的連接數(shù)達(dá)到上限后,新請(qǐng)求才會(huì)分配給下一臺(tái)服務(wù)器

source: 源地址hash

• 除權(quán)取余法
• 一致性哈希

uri:

• 對(duì)URI的左半部分做hash計(jì)算,并由服務(wù)器總權(quán)重相除以后派發(fā)至某挑出的服務(wù)器

<scheme>: //<user>:<password>@<host>:<port>/<path>;<params>?<query>#<frag>

• 左半部分: /<path>;<params>
• 整個(gè)uri: /<path>;<params>?<query>#<frag>

url_param:

• 對(duì)用戶請(qǐng)求的uri<params>部分中的參數(shù)的值作hash計(jì)算,并由服務(wù)器總權(quán)重相除以后派發(fā)至某挑出的服務(wù)器;通常用于追蹤用戶,以確保來(lái)自同一個(gè)用戶的請(qǐng)求始終發(fā)往同一個(gè)Backend Server;

hdr(<name>):

• 對(duì)于每個(gè)http請(qǐng)求,此處由<name>指定的http首部將會(huì)被取出做hash計(jì)算,并由服務(wù)器總權(quán)重相除以后派發(fā)至某挑出的服務(wù)器,沒有有效值的會(huì)被輪詢調(diào)度;
  • hdr<Cookie>
  • rdp-cookie
  • rdp-cookie(<name>)

hash-type: 哈希算法

hash-type <method><function><modifier>

• map-based: 除權(quán)取余法,哈希數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是靜態(tài)的數(shù)組
• consistent: 一致性哈希,哈希數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)樹
  • <function>: 哈希函數(shù)
    • sdbm
    • djb2
    • wt6

3、通過(guò)Haproxy的ACL規(guī)劃實(shí)現(xiàn)智能負(fù)載均衡论颅，并簡(jiǎn)述tcp哎垦、http、health的配置示例

1).HAProxy的ACL的功能

acl格式：acl <aclname> <criterion> [flags] [operator] [<value>] 

aclname：

• 自定義acl的名稱嗅辣，必填項(xiàng)撼泛，只能是大小寫、數(shù)字澡谭、'-'愿题、'_'、'.'蛙奖、'：'

criterion

• 表示檢查那些數(shù)據(jù)或內(nèi)容潘酗，例如USERAGENT這個(gè)首部的值

四個(gè)最為常用的criterion為：
src：ip 源IP
src_port：integer 源端口
dst：ip 目標(biāo)IP
dst_port：integer 目標(biāo)端口

flags

• 定義控制條件，例如是否區(qū)分字符大小寫等雁仲，flags的可選參數(shù)如下：

-i 忽略字符大小寫
-m 啟用特定的匹配方式仔夺，一般不用
-n 禁止DNS反向解析
-u 不允許aclname重復(fù)，默認(rèn)是可以重名的攒砖，當(dāng)兩個(gè)acl的名稱相同時(shí)缸兔，運(yùn)算為或機(jī)制。

operator

• 判斷匹配條件吹艇，與<criterion>相比較的條件

若匹配整數(shù)值：eq,ge,gt,le,lt

value

• 訪問(wèn)控制的具體內(nèi)容或值惰蜜。value的類型如下：

boolean：布爾值
integer or integer range：整數(shù)或整數(shù)范圍
IP address/network：網(wǎng)絡(luò)地址
string(exact, substring, suffix, prefix, subdir, domain)：字符串
regular expression：正則表達(dá)式
hex block

(1).當(dāng)符合指定的條件時(shí)使用特定的backend，<backend>表示設(shè)置的backend名受神，if和unless為判斷條件抛猖，<condition>為比較的對(duì)象，可以是ACL規(guī)則，要注意的是在if和unless后面可以接兩個(gè)ACL财著，默認(rèn)表示兩個(gè)ACL同時(shí)滿足時(shí)才use_backend執(zhí)行联四。

use_backend <backend> [{if | unless} <condition>] 

(2).阻塞一個(gè)七層請(qǐng)求滿足/不滿足某一ACL匹配條件。

block { if | unless } <condition>

示例:
acl invalid_src src 192.168.0.10          #acl匹配條件為源地址為192.168.0.10, acl名為invalid_src
block if invalid_src　　　　　　　　  #阻斷滿足名為invalid_src的acl匹配條件
errorfile 403 /etc/fstab 　　　　　　  #并定義錯(cuò)誤頁(yè)

(3).配置七層的請(qǐng)求訪問(wèn)控制撑教，與block阻塞不同朝墩，http-request更靈活，可做黑白名單控制驮履。只能用在mode http中鱼辙。

http-request { allow | deny } [ { if | unless } <condition> ]

(4).配置四層的請(qǐng)求訪問(wèn)控制。

tcp-request connection {accept|reject}  [{if | unless} <condition>]

示例:
listen ssh
bind :22332
balance leastconn
acl invalid_src src 172.16.0.67　　　　　　　　    #定義acl匹配規(guī)則
tcp-request connection reject if invalid_src      #在四層拒絕滿足名為invalid_src的acl匹配規(guī)則
mode tcp
server sshsrv1 172.16.100.6:22 check
server sshsrv2 172.16.100.7:22 check  

2).ACL示例

例1：設(shè)置HAProxy狀態(tài)頁(yè)玫镐，只允許指定IP訪問(wèn)，設(shè)置如下：

listen stats                                        #定義名稱
        bind *:9099                                 #監(jiān)聽在9099端口
        acl stats_page src 192.168.10.100             #匹配名為stats_page且源IP地址為192.168.29.1的ACL規(guī)則
        block if ! stats_page                        #阻斷不匹配stats_page規(guī)則的所有條件怠噪，!為非
        stats enable                                 #啟用stats頁(yè)
        stats uri /myhaproxy?admin                   #自定義stats頁(yè)面uri
        stats realm "Adminstrator Stats-page" 
        stats auth admin:admin                       #設(shè)置狀態(tài)頁(yè)登錄賬號(hào)和密碼

例2：不使用block恐似，使用http-request來(lái)達(dá)到例1的效果。

listen stats 
        bind *:9099 
        acl stats_page src 192.168.10.100
        http-request deny unless stats_page 
        stats enable 
        stats uri /myhaproxy?admin 
        stats realm "Adminstrator Stats-page" 
        stats auth admin:admin 

例3.七層規(guī)則匹配

path : 精確匹配
path_beg : 匹配字符串開頭的所有內(nèi)容
path_dir : 子路徑匹配
path_dom : 匹配域名
path_end : 匹配字符串結(jié)尾的所有內(nèi)容
path_len : 字符串長(zhǎng)度匹配
path_reg : 正則表達(dá)式匹配
path_sub : 域名子串匹配

• 選兩臺(tái)主機(jī)傍念，安裝Nginx并用Nginx虛擬為4臺(tái)主機(jī)矫夷，兩臺(tái)用來(lái)處理圖片請(qǐng)求，兩臺(tái)用來(lái)處理文本請(qǐng)求憋槐，利用HAProxy負(fù)載均衡的ACL控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)

frontend myweb
        bind *:80
        acl image path_end .png                               #匹配以.png結(jié)尾的path規(guī)則
        acl txt path_end .txt                                 #匹配以.txt結(jié)尾的path規(guī)則
        use_backend imagesv if image                           #將規(guī)則image負(fù)載均衡到服務(wù)器組imagesv
        use_backend txtsv if txt　　                           #將規(guī)則txt負(fù)載均衡至服務(wù)器組txtsv
        default_backend app                                    #默認(rèn)組双藕，無(wú)匹配時(shí)負(fù)載均衡至此

backend imagesv
        balance roundrobin
        server image1 192.168.10.103:80 check
        server image2 192.168.10.103:8080 check

backend txtsv
        balance roundrobin
        server txt1 192.168.10.102:80 check
        server txt2 192.168.10.102:8080 check

backend app
        balance leastconn
        cookie server insert  nocache
        server app1 192.168.10.102:80 check cookie svr1
        server app2 192.168.10.103:80 check cookie svr2

4、LNMT實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜分離實(shí)戰(zhàn)

1). 工作流程：

Client (http) --> nginx (reverseproxy)(http協(xié)議) --> tomcat (http connector 8080)

2). 環(huán)境描述：

虛擬機(jī)Server（CentOS 7系統(tǒng)）即作為nginx服務(wù)器又作為Tomcat服務(wù)器阳仔，適配兩個(gè)網(wǎng)卡端口,外網(wǎng)IP:192.168.10.199,內(nèi)網(wǎng)IP:192.168.163.200,客戶端發(fā)來(lái)的請(qǐng)求首先經(jīng)由nginx處理忧陪，如果為靜態(tài)內(nèi)容則直接由nginx響應(yīng)，如果為動(dòng)態(tài)內(nèi)容近范，則由nignx反代至后端的Tomcat服務(wù)器組并做負(fù)載均衡.

3). 配置安裝環(huán)境

[root@server ~]#ntpdate ntp1.aliyun.com
 6 Mar 02:13:07 ntpdate[1819]: adjust time server 120.25.115.20 offset -0.139221 sec
[root@server ~]#yum install epel-release -y
[root@server ~]#yum repolist
repolist: 24,399

4). node服務(wù)器安裝tomcat

[root@node1 ~]#yum install java-1.8.0-openjdk tomcat tomcat-admin-webapps tomcat-webapps tomcat-docs-webapp -y

5). 配置user管理頁(yè)面

[root@node1 ~]#cd /etc/tomcat/
[root@node1 tomcat]#ls
Catalina         catalina.properties  context.xml       logging.properties  tomcat.conf       web.xml
catalina.policy  conf.d               log4j.properties  server.xml          tomcat-users.xml

[root@node1 tomcat]#vim tomcat-users.xml
<role rolename="admin-gui"/>
<role rolename="manager-gui"/>
<user name="tomcat" password="tomcat" roles="admin-gui,manager-gui" />

6). 創(chuàng)建項(xiàng)目目錄

[root@node1 ~]#mkdir -pv /var/lib/tomcat/webapps/test/{WEB-INF,META-INF,classes,lib}

7). 配置主頁(yè)index.jsp

[root@node1 ~]#vim /var/lib/tomcat/webapps/test/index.jsp

<%@ page language="java" %>
                <html>
                    <head><title>TomcatA</title></head>
                    <body>
                        <h1><font color="red">TomcatA.magedu.com</font></h1>
                        <table align="centre" border="1">
                            <tr>
                                <td>Session ID</td>
                            <% session.setAttribute("magedu.com","magedu.com"); %>
                                <td><%= session.getId() %></td>
                            </tr>
                            <tr>
                                <td>Created on</td>
                                <td><%= session.getCreationTime() %></td>
                            </tr>
                        </table>
                    </body>
                </html>

8). 復(fù)制配置頁(yè)到node2并做對(duì)應(yīng)的修改

[root@node1 ~]#scp /etc/tomcat/tomcat-users.xml 192.168.163.132:/etc/tomcat/

9). 啟動(dòng)tomcat服務(wù)

[root@node1 ~]#systemctl start tomcat.service
[root@node1 ~]#ss -tnlp

LISTEN     0      1                 ::ffff:127.0.0.1:8005                                        :::*                   users:(("java",pid=49922,fd=54))
LISTEN     0      100                             :::8009                                        :::*                   users:(("java",pid=49922,fd=50))
LISTEN     0      128                             :::111                                         :::*                   users:(("rpcbind",pid=719,fd=11))
LISTEN     0      100                             :::8080                                        :::* 

10). 測(cè)試tomcat首頁(yè)

image.png

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11). 安裝nginx并配置首頁(yè)

[root@server ~]#yum install nginx -y

[root@server ~]#mkdir -pv /data/www/html/
mkdir: created directory ‘/data’
mkdir: created directory ‘/data/www’
mkdir: created directory ‘/data/www/html/’

[root@server ~]#vim /data/www/html/index.html
<h1>Nginx static Server</h1>

12). 配置主配置文件做動(dòng)靜分離

[root@server ~]#vim /etc/nginx/nginx.conf

upstream tomcat {
        server 192.168.163.131:8080;
        server 192.168.163.132:8080;
    }

[root@server ~]#vim /etc/nginx/conf.d/tomcat.conf

server {
        listen 80;
        server_name 192.168.10.199;
        location / {
                root /data/www/html/;
                index index.html;
        }
        location ~* \.(jsp|do)$ {
                proxy_pass http://tomcat;
        }
}

12). 啟動(dòng)nginx

[root@server ~]#systemctl start nginx.service
[root@server ~]#ss -tnl
State      Recv-Q Send-Q               Local Address:Port                              Peer Address:Port              
LISTEN     0      128                              *:111                                          *:*                  
LISTEN     0      128                              *:80 

13). 測(cè)試

靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)測(cè)試

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動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)負(fù)載均衡測(cè)試

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