HAProxy 调度算法-CFANZ编程社区

HAProxy 调度算法_haproxy

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。

官方文档：http://cbonte.github.io/haproxy-dconv/2.1/configuration.html#4-balance

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

socat 工具

对服务器动态权重和其它状态调整可以利用 socat工具，Socat 是 Linux 下的一个多功能的网络工具，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

yum -y install socat

static-rr

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

first

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

测试访问效果

#同时运行下面命令，观察结果
# while true;do curl http://10.0.0.7/index.html ; sleep 0.1;done

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

roundrobin

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)

leastconn

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

random

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

其他算法（动静均可使用）

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

source

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支持的选项更改

这个算法一般是在不插入Cookie的TCP模式下使用，也可给拒绝会话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

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)

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

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bash,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