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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。最新的稳定版本 2.0.0 于 2019 年 8 月 16 日发布，带来更多优秀的特性。

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

操作系统版本架构
Linux 2.4x86、x86_64、Alpha、SPARC、MIPS 和 PA-RISC
Linux 2.6 或 3.xx86、x86_64、ARM、SPARC 和 PPC64
Solaris 8 或 9UltraSPARC II 和 UltraSPARC III
Solaris 10Opteron 和 UltraSPARC
FreeBSD 4.10 ~ 10x86
OpenBSD 3.1 及以上版本i386、AMD64、macppc、Alpha 和 SPARC64
AIX 5.1 ~ 5.3Power™

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. 使用 yum 安装 HAProxy：

    yum -y install haproxy

  2. 验证 HAProxy 安装是否成功：

    which haproxy
    /usr/sbin/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     4000                        # 每个 HAProxy 进程所接受的最大并发连接数。
   user        haproxy                     # 同 UID 参数。
   group       haproxy                     # 同 GID 参数，建议使用专用用户组。
   nbproc      40                          # 在后台运行时创建的进程数。在启动多个进程转发请求时，确保该值足够大，保证 HAProxy 不会成为瓶颈。
   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

启动 HAProxy

  • 方法一：执行 haproxy，默认读取 /etc/haproxy/haproxy.cfg（推荐）。

    haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg

  • 方法二：使用 systemd 启动 HAProxy。

    systemctl start haproxy.service

停止 HAProxy

  • 方法一：使用 kill -9。

    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}

  • 方法二：使用 systemd。

    systemctl stop haproxy.service
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