HAProxy的调度算法

  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：https://cbonte.github.io/haproxy-dconv/2.0/configuration.html#4

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、链接数和相应速度等，且无法实时修改权重，只能靠重启HAProxy生效。

static-rr（静态权重轮询）

static-rr：基于权重的轮询调度，不支持权重的运行时调整及后端服务器慢启动，其后端主机数量没有限制。

配置举例：

listen web_host
bind 192.168.20.101:80
mode http
log global
balance static-rr
server web1 192.168.20.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.20.27:80 weight 2 check inter 3000 fall 2 rise 5

first(按后端服务器连接数达到最大上限后，逐个顺序调度)

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。

配置举例：

listen web_host
bind 192.168.20.101:80
mode http
log global
balance first
server web1 192.168.7.17:80 maxconn 1000 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.7.27:80 maxconn 1000 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

动态算法：

  动态算法可基于后端服务器状态进行调度适当调整，比如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。

HAproxy动态调整权重方法：

#安装socat命令
[root@centos7 ~]# yum -y install socat
[root@centos7 ~]# echo "show info" | socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock
[root@centos7 ~]# echo "get weight web_host/web1" | socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock 1 (initial 1)
[root@centos7 ~]# echo "set weight web_host/web1 2" | socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock
Backend is using a static LB algorithm and only accepts weights '0%' and '100%'.

[root@centos7 ~]# echo "get weight web_host/web1" | socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock 1 (initial 1)
[root@centos7 ~]# echo "set weight web_host/web1 3" | socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock
[root@centos7 ~]# echo "get weight web_host/web1" | socat stdio /var/lib/haproxy/haproxy.sock 3 (initial 1)

roundrobin（动态权重轮询）

roundrobin：基于权重的轮询动态调度算法，支持权重的运行时调整，不完全等于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，roundrobin为默认调度算法，且支持对real server权重动态调整。

配置举例：

listen web_host
bind 192.168.20.101:80
mode http
log global
balance roundrobin
server web1 192.168.20.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.20.27:80 weight 2 check inter 3000 fall 2 rise 5

leastconn （动态加权的最少连接数）

leastconn动态加权的最少连接数，支持权重的运行时调整和慢启动，即当前后端服务器连接最少的优先调度(新客户端连接)，比较适合长连接的场景使用，比如MySQL等场景。

配置举例：

listen web_host
bind 192.168.20.101:80
mode http
log global
balance leastconn
server web1 192.168.20.17:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.20.27:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

其他算法：

  以下几种算法，根据配置不同即可作为静态算法，又可以通过选项成为动态算法。

source （源地址hash）

  源地址hash，基于用户源地址hash并将请求转发到后端服务器，默认为静态即取模方式，但是可以通过hash-type支持的选项更改，后续同一个源地址请求将被转发至同一个后端web服务器，比较适用于session保持/缓存业务等场景。

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。

1、map-based取模法

  基于服务器总权重的hash数组取模，该hash是静态的即不支持在线调整权重，不支持慢启动，其对后端服务器调度均衡，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，都会因权重发生变化而导致调度结果整体改变。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，(2^32-1)%(1+1+2)

source map-based取模法配置举例：

listen web_host
bind 192.168.20.101:80
mode tcp
log global
balance source
server web1 192.168.20.103:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.20.104:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

2、一致性hash：

  一致性哈希，该hash是动态的，支持在线调整权重，支持慢启动，优点在于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 。

source一致性hash配置举例：

listen web_host
bind 192.168.20.101:80,:8801-8810,192.168.7.101:9001-9010
mode tcp
log global
balance source
hash-type consistent
server web1 192.168.20.103:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.20.104:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

uri (基于户请求的uri做hash)

  基于对用户请求的uri做hash并将请求转发到后端指定服务器，也可以通过map-based和consistent定义使用取模法还是一致性hash。

uri 取模法配置示例：

listen web_host
bind 192.168.20.101:80
mode http
log global
balance uri
server web1 192.168.20.103:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.20.104:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

uri 一致性hash配置示例:

listen web_host
bind 192.168.20.101:80
mode http
log global
balance uri
hash-type consistent
server web1 192.168.20.103:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.20.104:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

url_param (基于用户请求url中params部分参数name做hash)

  url_param对用户请求的url中的 params 部分中的参数name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。

假设url = http://www.baidu.com/foo/bar/index.php?k1=v1&k2=v2
则：
host = "www.baidu.com"
url_param = "k1=v1&k2=v2"

url_param取模法配置示例：

listen web_host
bind 192.168.20.101:80
mode http
log global
balance url_param name,age #支持对单个及多个url_param 值hash
server web1 192.168.20.103:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.20.104:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

url_param一致性hash配置示例：

listen web_host
bind 192.168.20.101:80
mode http
log global
balance url_param name,age #支持对单个及多个url_param 值hash
hash-type consistent
server web1 192.168.20.103:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.20.104:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

hdr (针对每个http请求头部header中的指定信息做hash)

  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相除以后派发至某挑出的服务器，假如无有效的值，则会使用默认的轮询调度。

hdr取模法配置示例：

listen web_host
bind 192.168.20.101:80
mode http
log global
balance hdr(User-Agent)
server web1 192.168.20.103:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.20.104:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

hdr一致性hash配置示例：

listen web_host
bind 192.168.20.101:80
mode http
log global
balance hdr(User-Agent)
hash-type consistent
server web1 192.168.20.103:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.20.104:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

rdp-cookie

  rdp-cookie对远程桌面的负载，使用cookie保持会话。

基于iptables实现RDP端口转发：

net.ipv4.ip_forward = 1
iptables -t nat -A PREROUTING -d 192.168.20.101 -p tcp --dport 3389 -j DNAT --to-destination 172.18.139.20:3389
iptables -t nat -A PREROUTING -d 192.168.20.101 -p tcp --dport 3389 -j DNAT --to-destination 172.18.139.21:3389
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.20.0/24 -j SNAT --to-source 192.168.20.101

rdp-cookie取模法配置示例：

listen RDP
bind 192.168.20.101:3389
balance rdp-cookie
mode tcp
server rdp0 172.18.132.20:3389 check fall 3 rise 5 inter 2000 weight 1
server rdp0 172.18.132.21:3389 check fall 3 rise 5 inter 2000 weight 1

rdp-cookie一致性hash配置示例：

listen RDP
bind 192.168.20.101:3389
balance rdp-cookie
hash-type consistent
mode tcp
server rdp0 172.18.132.20:3389 check fall 3 rise 5 inter 2000 weight 1
server rdp0 172.18.132.21:3389 check fall 3 rise 5 inter 2000 weight 1

random (随机负载平衡算法)

在1.9版本开始增加一个叫做random的负载平衡算法，其基于一个随机数作为一致性hash的key，随机负载平衡对于大型服务器或经常添加或删除服务器非常有用，因为它可以避免在这种情况下由roundrobin或leastconn导致的锤击效应。

random配置实例：

listen web_host
bind 192.168.20.101:80
mode http
log global
balance random
server web1 192.168.20.103:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5
server web2 192.168.20.104:80 weight 1 check inter 3000 fall 2 rise 5

HAProxy各种算法总结

static-rr--------->tcp/http 静态
first------------->tcp/http 静态
roundrobin-------->tcp/http 动态
leastconn--------->tcp/http 动态
random------------>tcp/http 动态
source------------>tcp/http
uri--------------->http
url_param--------->http 取决于hash_type是否consistent
hdr--------------->http
rdp-cookie-------->tcp

各算法使用场景

static-rr               #做了session共享的web集群
first                   #使用较少
roundrobin              (HAProxy默认的调度算法)
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
url_param--------->http
hdr                     #基于客户端请求报文头部做下一步处理
rdp-cookie              #很少使用