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
CPU2 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 Linux7 或者 8
CentOS7 或者 8
Oracle Enterprise Linux7 或者 8
Ubuntu LTS18.04 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：

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：

    wget https://github.com/haproxy/haproxy/archive/refs/tags/v2.5.0.zip

  2. 解压源码包：

    unzip v2.5.0.zip

  3. 从源码编译 HAProxy 应用：

    cd haproxy-2.5.0
make clean
make -j 8 TARGET=linux-glibc USE_THREAD=1
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：

    echo 'export PATH=/app/haproxy:$PATH' >> /etc/profile

  5. 检查 HAProxy 是否安装成功：

    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：

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 HAProxy 和 General 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。

global                                     # 全局配置。
   log         127.0.0.1 local2            # 定义全局的 syslog 服务器，最多可以定义两个。
   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。
   pidfile     /var/run/haproxy.pid        # 将 HAProxy 进程的 PID 写入 pidfile。
   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"。
   nbthread    48                          # 最大线程数。线程数的上限与 CPU 数量相同。
   user        haproxy                     # 同 UID 参数。
   group       haproxy                     # 同 GID 参数，建议使用专用用户组。
   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。
   stats socket /var/lib/haproxy/stats     # 统计信息保存位置。

defaults                                   # 默认配置。
   log global                              # 日志继承全局配置段的设置。
   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。
   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。
   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。
   timeout server 30000s                   # 服务器端非活动连接的超时时间。

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。
   bind 0.0.0.0:8080                       # 监听端口。
   mode http                               # 监控运行的模式，此处为 `http` 模式。
   option httplog                          # 开始启用记录 HTTP 请求的日志功能。
   maxconn 10                              # 最大并发连接数。
   stats refresh 30s                       # 每隔 30 秒自动刷新监控页面。
   stats uri /haproxy                      # 监控页面的 URL。
   stats realm HAProxy                     # 监控页面的提示信息。
   stats auth admin:pingcap123             # 监控页面的用户和密码，可设置多个用户名。
   stats hide-version                      # 隐藏监控页面上的 HAProxy 版本信息。
   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）。

listen tidb-cluster                        # 配置 database 负载均衡。
   bind 0.0.0.0:3390                       # 浮动 IP 和 监听端口。
   mode tcp                                # HAProxy 要使用第 4 层的传输层。
   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。
   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。
   server tidb-2 10.9.39.208:4000 check inter 2000 rise 2 fall 3
   server tidb-3 10.9.64.166:4000 check inter 2000 rise 2 fall 3

如要通过 SHOW PROCESSLIST 查看连接来源 IP，需要配置使用 PROXY 协议连接 TiDB。

   server tidb-1 10.9.18.229:4000 send-proxy check inter 2000 rise 2 fall 3       
   server tidb-2 10.9.39.208:4000 send-proxy check inter 2000 rise 2 fall 3
   server tidb-3 10.9.64.166:4000 send-proxy check inter 2000 rise 2 fall 3
注意

使用 PROXY 协议时，你需要在 tidb-server 的 proxy-protocol.networks 配置文件中添加对应的参数。

启动 HAProxy

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

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：

    ps -ef | grep haproxy

  2. 终止 HAProxy 相关的 PID 进程：

    kill -9 ${haproxy.pid}
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