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 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 |
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
下载 HAProxy 2.5.0 的源码包：
wget https://github.com/haproxy/haproxy/archive/refs/tags/v2.5.0.zip解压源码包：
unzip v2.5.0.zip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。重新配置
profile文件：echo 'export PATH=/app/haproxy/bin:$PATH' >> /etc/profile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
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。
执行如下命令：
ps -ef | grep haproxy终止 HAProxy 相关的 PID 进程：
kill -9 ${haproxy.pid}