HAProxy 在 TiDB 中的最佳实践

本文介绍 HAProxy 在 TiDB 中的最佳配置和使用方法。HAProxy 提供 TCP 协议下的负载均衡能力,TiDB 客户端通过连接 HAProxy 提供的浮动 IP 即可对数据进行操作,实现 TiDB Server 层的负载均衡。

HAProxy 在 TiDB 中的最佳实践

HAProxy 简介

HAProxy 是由 C 语言编写的自由开放源码的软件,为基于 TCP 和 HTTP 协议的应用程序提供高可用性、负载均衡和代理服务。因为 HAProxy 能够快速、高效使用 CPU 和内存,所以目前使用非常广泛,许多知名网站诸如 GitHub、Bitbucket、Stack Overflow、Reddit、Tumblr、Twitter 和 Tuenti 以及亚马逊网络服务系统都在使用 HAProxy。

HAProxy 由 Linux 内核的核心贡献者 Willy Tarreau 于 2000 年编写,他现在仍然负责该项目的维护,并在开源社区免费提供版本迭代。本文示例使用 HAProxy 2.5.0。推荐使用最新稳定版的 HAProxy,详情见已发布的 HAProxy 版本

HAProxy 部分核心功能介绍

  • 高可用性:HAProxy 提供优雅关闭服务和无缝切换的高可用功能;
  • 负载均衡:L4 (TCP) 和 L7 (HTTP) 两种负载均衡模式,至少 9 类均衡算法,比如 roundrobin,leastconn,random 等;
  • 健康检查:对 HAProxy 配置的 HTTP 或者 TCP 模式状态进行检查;
  • 会话保持:在应用程序没有提供会话保持功能的情况下,HAProxy 可以提供该项功能;
  • SSL:支持 HTTPS 通信和解析;
  • 监控与统计:通过 web 页面可以实时监控服务状态以及具体的流量信息。

准备环境

在部署 HAProxy 之前,需准备好以下环境。

硬件要求

根据官方文档,对 HAProxy 的服务器硬件配置有以下建议,也可以根据负载均衡环境进行推算,在此基础上提高服务器配置。

硬件资源 最低配置
CPU 2 核,3.5 GHz
内存 16 GB
存储容量 50 GB(SATA 盘)
网卡 万兆网卡

依赖软件

根据 HAProxy 官方文档,对操作系统和依赖包有以下建议,如果通过 yum 源部署安装 HAProxy 软件,依赖包无需单独安装。

操作系统

Linux 操作系统 版本
Red Hat Enterprise Linux 7 或者 8
CentOS 7 或者 8
Oracle Enterprise Linux 7 或者 8
Ubuntu LTS 18.04 或者以上版本

注意:

依赖包

  • epel-release
  • gcc
  • systemd-devel

执行如下命令安装依赖包:

  1. yum -y install epel-release gcc systemd-devel

部署 HAProxy

HAProxy 配置 Database 负载均衡场景操作简单,以下部署操作具有普遍性,不具有特殊性,建议根据实际场景,个性化配置相关的配置文件

安装 HAProxy

  1. 下载 HAProxy 2.5.0 的源码包:

    1. wget https://github.com/haproxy/haproxy/archive/refs/tags/v2.5.0.zip
  2. 解压源码包:

    1. unzip v2.5.0.zip
  3. 从源码编译 HAProxy 应用:

    1. cd haproxy-2.5.0
    2. make clean
    3. make -j 8 TARGET=linux-glibc USE_THREAD=1
    4. make PREFIX=${/app/haproxy} SBINDIR=${/app/haproxy/bin} install # 将 `${/app/haproxy}` 和 `${/app/haproxy/bin}` 替换为自定义的实际路径。
  4. 重新配置 profile 文件:

    1. echo 'export PATH=/app/haproxy/bin:$PATH' >> /etc/profile
  5. 检查 HAProxy 是否安装成功:

    1. which haproxy

HAProxy 命令介绍

执行如下命令查看命令行参数及基本用法:

  1. haproxy --help
参数 说明
-v 显示简略的版本信息。
-vv 显示详细的版本信息。
-d 开启 debug 模式。
-db 禁用后台模式和多进程模式。
-dM [<byte>] 执行分配内存。
-V 启动过程显示配置和轮询信息。
-D 开启守护进程模式。
-C <dir> 在加载配置文件之前更改目录位置至 <dir>
-W 主从模式。
-q 静默模式,不输出信息。
-c 只检查配置文件并在尝试绑定之前退出。
-n <limit> 设置每个进程的最大总连接数为 <limit>
-m <limit> 设置所有进程的最大可用内存为 <limit>(单位:MB)。
-N <limit> 设置单点最大连接数为 <limit>,默认为 2000。
-L <name> 将本地实例对等名称改为 <name>,默认为本地主机名。
-p <file> 将 HAProxy 所有子进程的 PID 信息写入 <file>
-de 禁止使用 epoll(7),epoll(7) 仅在 Linux 2.6 和某些定制的 Linux 2.4 系统上可用。
-dp 禁止使用 epoll(2),可改用 select(2)。
-dS 禁止使用 splice(2),splice(2) 在一些旧版 Linux 内核上不可用。
-dR 禁止使用 SO_REUSEPORT。
-dr 忽略服务器地址解析失败。
-dV 禁止在服务器端使用 SSL。
-sf <pidlist> 启动后,向 pidlist 中的 PID 发送 finish 信号,收到此信号的进程在退出之前将等待所有会话完成,即优雅停止服务。此选项必须最后指定,后跟任意数量的 PID。从技术上讲,SIGTTOU 和 SIGUSR1 都被发送。
-st <pidlist> 启动后,向 pidlist 中的 PID 发送 terminate 信号,收到此信号的进程将立即终止,关闭所有活动会话。此选项必须最后指定,后跟任意数量的 PID。从技术上讲,SIGTTOU 和 SIGTERM 都被发送。
-x <unix_socket> 连接指定的 socket 并从旧进程中获取所有 listening socket,然后,使用这些 socket 而不是绑定新的。
-S <bind>[,<bind_options>...] 主从模式下,创建绑定到主进程的 socket,此 socket 可访问每个子进程的 socket。

更多有关 HAProxy 命令参数的信息,可参阅 Management Guide of HAProxyGeneral Commands Manual of HAProxy

配置 HAProxy

yum 安装过程中会生成配置模版,你也可以根据实际场景自定义配置如下配置项。

  1. global # 全局配置。
  2. log 127.0.0.1 local2 # 定义全局的 syslog 服务器,最多可以定义两个。
  3. chroot /var/lib/haproxy # 更改当前目录并为启动进程设置超级用户权限,从而提高安全性。
  4. pidfile /var/run/haproxy.pid # 将 HAProxy 进程的 PID 写入 pidfile。
  5. maxconn 4096 # 单个 HAProxy 进程可接受的最大并发连接数,等价于命令行参数 "-n"。
  6. nbthread 48 # 最大线程数。线程数的上限与 CPU 数量相同。
  7. user haproxy # 同 UID 参数。
  8. group haproxy # 同 GID 参数,建议使用专用用户组。
  9. daemon # 让 HAProxy 以守护进程的方式工作于后台,等同于命令行参数“-D”的功能。当然,也可以在命令行中用“-db”参数将其禁用。
  10. stats socket /var/lib/haproxy/stats # 统计信息保存位置。
  11. defaults # 默认配置。
  12. log global # 日志继承全局配置段的设置。
  13. retries 2 # 向上游服务器尝试连接的最大次数,超过此值便认为后端服务器不可用。
  14. timeout connect 2s # HAProxy 与后端服务器连接超时时间。如果在同一个局域网内,可设置成较短的时间。
  15. timeout client 30000s # 客户端与 HAProxy 连接后,数据传输完毕,即非活动连接的超时时间。
  16. timeout server 30000s # 服务器端非活动连接的超时时间。
  17. listen admin_stats # frontend 和 backend 的组合体,此监控组的名称可按需进行自定义。
  18. bind 0.0.0.0:8080 # 监听端口。
  19. mode http # 监控运行的模式,此处为 `http` 模式。
  20. option httplog # 开始启用记录 HTTP 请求的日志功能。
  21. maxconn 10 # 最大并发连接数。
  22. stats refresh 30s # 每隔 30 秒自动刷新监控页面。
  23. stats uri /haproxy # 监控页面的 URL。
  24. stats realm HAProxy # 监控页面的提示信息。
  25. stats auth admin:pingcap123 # 监控页面的用户和密码,可设置多个用户名。
  26. stats hide-version # 隐藏监控页面上的 HAProxy 版本信息。
  27. stats admin if TRUE # 手工启用或禁用后端服务器(HAProxy 1.4.9 及之后版本开始支持)。
  28. listen tidb-cluster # 配置 database 负载均衡。
  29. bind 0.0.0.0:3390 # 浮动 IP 和 监听端口。
  30. mode tcp # HAProxy 要使用第 4 层的传输层。
  31. balance leastconn # 连接数最少的服务器优先接收连接。`leastconn` 建议用于长会话服务,例如 LDAP、SQL、TSE 等,而不是短会话协议,如 HTTP。该算法是动态的,对于启动慢的服务器,服务器权重会在运行中作调整。
  32. server tidb-1 10.9.18.229:4000 check inter 2000 rise 2 fall 3 # 检测 4000 端口,检测频率为每 2000 毫秒一次。如果 2 次检测为成功,则认为服务器可用;如果 3 次检测为失败,则认为服务器不可用。
  33. server tidb-2 10.9.39.208:4000 check inter 2000 rise 2 fall 3
  34. server tidb-3 10.9.64.166:4000 check inter 2000 rise 2 fall 3

启动 HAProxy

要启动 HAProxy,执行 haproxy 命令。默认读取 /etc/haproxy/haproxy.cfg(推荐)。

  1. haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg

停止 HAProxy

要停止 HAProxy,使用 kill -9 命令。

  1. 执行如下命令:

    1. ps -ef | grep haproxy
  2. 终止 HAProxy 相关的 PID 进程:

    1. kill -9 ${haproxy.pid}