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RH358优化Web服务器流量--使用HAProxy终止HTTPS流量和并进行负载均衡

2022-04-15 532
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本文涉及的产品
传统型负载均衡 CLB，每月750个小时 15LCU
推荐场景：
搭建高可用的微信/支付宝小程序服务
EMR Serverless StarRocks，5000CU*H 48000GB*H
应用型负载均衡 ALB，每月750个小时 15LCU
简介： RH358优化Web服务器流量--使用HAProxy终止HTTPS流量和并进行负载均衡

RH358优化Web服务器流量–使用HAProxy终止HTTPS流量和并进行负载均衡

本章节介绍如何使用HAProxy进行负载均衡设置来进行流控。

RH358专栏地址：https://blog.csdn.net/qq_41765918/category_11532281.html

文章目录

1. HAProxy描述

可以从繁忙的web服务器中卸载HTTPS解密和加密过程。TLS处理是CPU密集型的。通过将该操作委托给不同的系统，可以从web服务器释放一些资源，然后web服务器就有更多的处理能力来管理其工作负载。

另一种减少web服务器负载的方法是部署相同的web服务器群，然后在它们之间分发(或负载平衡)传入的web请求。

HAProxy是一个负载均衡器，可以将其配置为一个HTTPS终止程序，以从后端web服务器卸载TLS处理。将HAProxy部署在这些web服务器的前面。而不是直接访问web服务器，web客户端联系HAProxy。代表这些客户端，HAProxy从后端web服务器检索并返回所请求的对象。

终止HTTPS连接

下面的模式说明了如何使用HAProxy作为web服务器前的HTTPS终止程序。

  1. web 客户端使用 HTTPS 从 HAProxy 请求 web 文档。对于客户端，HAProxy 就像 web 服务器

  2. HAProxy 使用其 TLS 证书和私钥来解密 HTTPS 流量

  3. HAProxy 以纯文本形式将请求转发到后端 web 服务

  4. 后端 web 服务将其回复发送到 HAProxy

  5. HAProxy 使用其 TLS 证书和私钥来加密回复，发回到 web 客户端

某些 web 应用会动态构建 HTML 文档，以回复来自客户端的请求。这些文档可能包含引用网站其他部分的 HTML 链接。在构建这些链接时，web 应用必须使用 https:// 架构，即使该请求通过 HTTP 来自 HAProxy。HAProxy 可将 X-Forwarded-Proto HTTP 标头插入到请求中，值设为 https，以指示 web应用在其链接中使用正确的 scheme

其他 web 应用使用传入请求的来源 IP 地址来识别其客户端。但由于 HAProxy 在 web 服务前面，应用会看到来自HAProxy 系统的请求，而不是来自单个客户端。为解决此问题，HAProxy 在其转发到后端 web 服务器的所有请求中插入了 X-Forwarded-For HTTP 标头。HAProxy 将该标头的值设置为客户端的 IP 地址。

负载均衡请求

下面的模式说明了HAProxy如何作为负载均衡器工作。

Web客户端通过HAProxy访问Web服务器。然后HAProxy在后端web服务器之间分发请求。通过这种方式，HAProxy将负载分散到web服务器群之间。HAProxy还可以监视后端服务器并停止向无响应的服务器发送请求。

维护会话

当与web应用程序交互时，应用程序通常使用某种HTTP会话抽象来维护用户状态，通常使用HTTP cookie。因为HAProxy可以将您的请求定向到任何web服务器，所以会话信息必须是全局可用的，而不仅仅是在到达的第一个服务器上。

一些web应用程序将会话信息保存在一个中央存储中，例如数据库或内存中的共享存储(如Redis或memcached)。对于这些应用程序，HAProxy不需要任何特定的配置。

有些应用程序不能正确地处理web场中的多个自身实例。对于这些应用程序，可以在HAProxy中选择一个负载均衡算法来始终将客户端引导到相同的后端web服务器。

选择负载均衡算法

HAProxy支持多种负载均衡算法来在后端web服务器之间分发请求。

roundrobin

该算法依次向每个web服务器发送请求。

当web交付静态内容时，或者当web应用程序运行在后端服务器上，将用户会话保存在全局存储中时，将使用它。

source

该算法使用客户端的IP地址来选择后端服务器。使用这种算法，HAProxy总是将客户端请求转发到同一台服务器。当运行在后端服务器上的web应用程序不能全局管理会话时，可以使用此算法。

HAProxy 支持用于不同用例的其他算法。有关完整的列表，可参阅 /usr/share/doc/haproxy/configuration.txt

2. 部署和配置 HAProxy

安装haproxy包。

[root@host ~]# yum install haproxy

启动haproxy systemd服务。

[root@host ~]# systemctl enable --now haproxy

HAProxy使用/etc/haproxy/haproxy.cfg配置文件实现。该配置文件参数分组:

global：global部分定义了与haproxy进程相关的参数，比如用于守护进程的Linux用户帐户。通常不需要改变这个部分的任何内容。

defaults：defaults节为其他节的参数设置默认值。可以在下面的部分中重写这些参数

frontend name：frontend部分配置HAProxy的面向客户端。在本节中，将指定监听传入请求的网络端口。这也是将HAProxy配置为HTTPS终止程序的地方。

backend name：backend部分列出了所有后端web服务器。在本节中，您将指定用于检查后端服务器健康状况的负载均衡算法和机制。

listen name：listen部分允许以更紧凑的方式定义前端和后端配置。当设置很简单时，可以使用单个侦听部分，而不是前端和后端部分。

下面的例子展示了frontend和backend部分的声明。

frontend my-clients
  bind *:80
# HAProxy在端口80上的所有接口上侦听传入请求。
  default_backend my-web-farm
# HAProxy将请求分发到后端my-web-farm部分的web服务器上。
  
backend my-web-farm
  balance roundrobin
# 负载均衡算法为roundrobin。
  server web1 192.168.0.101:80 check inter 1s
  server web2 192.168.0.102:80 check inter 1s
  server web3 192.168.0.103:80 check inter 1s
# HAProxy将请求分发到三个后端web服务器上。此外，HAProxy每秒检查这些服务器的健康状况，这样它就不会向停机的web服务器发送请求。

如果愿意，可以使用listen 来配置更精简版本。

listen my-clients-and-web-farm
  bind *:80
  balance roundrobin
  server web1 192.168.0.101:80 check inter 1s
  server web2 192.168.0.102:80 check inter 1s
  server web3 192.168.0.103:80 check inter 1s

配置HAProxy为HTTPS终结程序

在将HAProxy配置为HTTPS终止程序之前，请先获取服务器的TLS证书和私钥。HAProxy希望将证书和密钥放在一个文件中，因此可能必须创建该文件。因为该文件包含私钥，请将其存储在一个安全的目录中:

[root@host ~]# mkdir /etc/pki/haproxy/
[root@host ~]# chmod 700 /etc/pki/haproxy/
[root@host ~]# cat www.example.com.crt www.example.com.key >  /etc/pki/haproxy/haproxy.pem

在 /etc/haproxy/haproxy.cfg配置文件中，在front一节中定义了HTTPS终止程序的配置。

frontend my-clients
  bind *:443 ssl crt /etc/pki/haproxy/haproxy.pem
# HAProxy 在 443 端口监听传入的 HTTPS 请求。该端口上的流量使用 TLS。证书和私钥位于/etc/pki/haproxy/haproxy.pem
  bind *:80
# HAProxy还在80端口上侦听不使用TLS加密的HTTP请求。
  redirect scheme https if !{
     ssl_fc }
# 如果一个未使用TLS加密的请求到达，HAProxy会响应一个302 HTTP重定向来指示客户端使用HTTPS代替。
  option forwardfor
# 在将 X-Forwarded-For HTTP 标头转发到后端 web 服务器时，HAProxy 会将其插入到请求中，以便为它们提供客户端的IP 地址。默认的配置文件定义在 defaults 部分下定义option forwardfor 指令。因此，可在 frontend 部分中省略它
  http-request add-header X-Forwarded-Proto https
# 当将请求转发到后端web服务器时，HAProxy会将X-Forwarded-Proto HTTP头插入到请求中，这样后端web服务器就知道初始连接使用的是HTTPS
  default_backend my-web-farm

为HAProxy准备SELinux

SELinux允许HAProxy绑定并连接到http_cache_port_t和http_port_t端口类型。可以使用semanage port -l命令列出相关联的端口号。

root@host ~]# semanage port -l | \
grep -w -e http_cache_port_t -e http_port_t | grep tcp
http_cache_port_t    tcp         8080, 8118, 8123, 10001-10010
http_port_t           tcp         80, 81, 443, 488, 8008, 8009, 8443, 9000

要让HAProxy监听或连接到任何其他端口，可将haproxy_connect_any SELinux布尔值设置为on

[root@host ~]# setsebool -P haproxy_connect_any on

3. 在Varnish前面配置HAProxy

因为Varnish不能作为HTTPS终止程序工作，所以将HAProxy和Varnish一起使用是典型的配置。在这种设置中，HAProxy终止HTTPS连接，然后将流量以纯文本的形式转发给Varnish。Varnish将请求转发到后端web服务器，缓存响应，然后将它们发送回HAProxy以交付给web客户端。

下图显示了HAProxy终止HTTPS连接，然后对Varnish服务器进行负载均衡请求。

因为HAProxy和Varnish都将X-Forwarded-For HTTP报头插入到请求中，而且Varnish将HAProxy视为一个web客户端，所以正确配置报头是很复杂的。为了简化设置，HAProxy开发人员创建了HTTP PROXY协议。

HAProxy使用HTTP PROXY协议与Varnish进行通信。该协议传输来自web客户端的原始请求，以及特定的代理数据，如客户端的IP地址。有了这些信息，Varnish自动将正确的X-Forwarded-For HTTP头插入到后端web服务器的请求中。

配置代理协议的HAProxy

在backend部分，设置send-proxy-v2选项以使用Varnish激活HTTP PROXY协议。

backend my-varnish
  server varnish 192.168.0.42:6081 send-proxy-v2 check inter 1s

因为HTTP代理协议管理X-Forwarded-For HTTP报头，所以要确保在defaults和backend部分下，从配置中移除option forwardfor指令。

为代理协议配置Varnish

对于Varnish，在varnishd命令的-a选项的末尾添加PROXY关键字。为此，通过创建一个drop-in目录重新配置varnish systemd服务

[root@host ~]# mkdir /etc/systemd/system/varnish.service.d/
[root@host ~]# vim /etc/systemd/system/varnish.service.d/httpport.conf
[Service]
ExecStart=
ExecStart=/usr/sbin/varnishd -a :6081,PROXY -f /etc/varnish/default.vcl -s malloc,256m
[root@host ~]# systemctl daemon-reload
[root@host ~]# systemctl restart varnish

4. 监控和管理HAProxy

HAProxy提供了一个HTML统计报表页面。在该页面中，可以检查和监视安装的行为。

默认配置禁用统计报表页面。要激活它，请在frontend部分中添加以下指令。

frontend stat-page
  bind *:8080
# 可以创建一个专门的frontend部分，并在一个特定的端口上监听统计报告页面。也可以使用现有的frontend部分。
  stats enable
# stats enable指令激活统计报表页面。
  stats uri /haproxystats
# 默认情况下，使用/haproxy?stats的URL路径。可以使用stats uri指令更改该默认路径。在本例中，使用http://www.example.com:8080/haproxystats URL访问该页面。
  stats auth operator1:redhat123
# 因为统计数据报告页面提供了关于您的配置的信息，所以使用stats auth指令使用登录名和密码来保护它。
  stats admin if TRUE
# 默认情况下，统计报表页面是只读的。通过激活管理模式，您还可以直接从web界面禁用和启用后端web服务器。

HAProxy还创建/var/lib/haproxy/stats UNIX套接字。监视和报告工具，如Performance Co-Pilot (PCP)，使用该套接字来检索HAProxy守护进程的状态并收集统计信息。在管理模式下，管理工具(如Ansible)可以禁用和启用后端web服务器。

/etc/haproxy/haproxy.cfg 配置文件在 global 部分下定义UNIX socket。若要激活 admin 模式，将 level admin 选项添加到 stats socket 指令中。

global
...output omitted...
    # turn on stats unix socket
    stats socket /var/lib/haproxy/stats level admin
...output omitted...

参考文档：/usr/share/doc/haproxy/configuration.txt

5. 课本练习

[student@workstation ~]$ lab optimizeweb-haproxy start

  • 该命令在serverc和serverd上安装Apache HTTP Server，并部署测试web页面。该命令还生成一个SSL证书及其关联的私钥servera.lab.example.com。

  • 在本练习中，将HAProxy部署在servera上，在serverc和serverd上运行的两个web服务器之间分配web流量。还可以将HAProxy配置为HTTPS终止程序。

下图显示客户端系统使用HTTPS通过HAProxy访问web内容。然后HAProxy使用HTTP从后端web服务器访问内容。

1. 安装haproxy包。

[root@servera ~]# yum -y install haproxy

2. 配置HAProxy HTTPS终止程序。

[root@servera ~]# mkdir /etc/pki/haproxy
[root@servera ~]# chmod 700 /etc/pki/haproxy
[root@servera ~]# cd optimizeweb-haproxy
[root@servera optimizeweb-haproxy]# ls
servera.lab.example.com.crt servera.lab.example.com.key
[root@servera optimizeweb-haproxy]# cat servera.lab.example.com.crt \
servera.lab.example.com.key > /etc/pki/haproxy/haproxy.pem

3. 在HAProxy配置文件中，添加一个frontend部分接受HTTPS(端口443)连接。

使用/etc/pki/haproxy/haproxy.pem作为HTTPS终止的SSL证书文件。声明两个后端web服务器。

  • 编辑/etc/haproxy/haproxy.cfg配置文件。只保留global部分和defaults部分。删除所有现有的frontend和backend部分。

  • 在文件的末尾，添加一个名为http-proxy的前端部分。在该部分中，侦听端口443，并使用/etc/pki/haproxy/haproxy.pem SSL文件。将HTTP X-Forwarded-proto头添加到所有传入请求中，让后端web服务器知道客户端使用HTTPS。将http-proxy前端部分与教室-web-farm后端部分相关联。

  • 在名为classroom-web-farm的backend部分中声明两个后端web服务器。使用rounddrobin负载均衡算法，每秒钟检查一次后端web服务器的健康状况。

[root@servera ~]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
frontend http-proxy
    bind *:443 ssl crt /etc/pki/haproxy/haproxy.pem
    http-request add-header X-Forwarded-Proto https
    default_backend classroom-web-farm
backend classroom-web-farm
    balance roundrobin
    server serverc.lab.example.com 172.25.250.12:80 check inter 1s
    server serverd.lab.example.com 172.25.250.13:80 check inter 1s

4. 开启并启动haproxy服务并打开防火墙端口。

[root@servera optimizeweb-haproxy]# systemctl enable --now haproxy
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/haproxy.service → /usr/lib/systemd/system/haproxy.service.
[root@servera optimizeweb-haproxy]# systemctl status haproxy
● haproxy.service - HAProxy Load Balancer
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/haproxy.service; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Wed 2021-06-30 17:24:29 CST; 5s ago
  Process: 2098 ExecStartPre=/usr/sbin/haproxy -f $CONFIG -c -q (code=exited, status=0/SUCCESS)
 Main PID: 2100 (haproxy)
    Tasks: 2 (limit: 11251)
   Memory: 7.1M
   CGroup: /system.slice/haproxy.service
           ├─2100 /usr/sbin/haproxy -Ws -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -p /run/haproxy.pid
           └─2101 /usr/sbin/haproxy -Ws -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -p /run/haproxy.pid
[root@servera optimizeweb-haproxy]# firewall-cmd --permanent --add-service=https
success
[root@servera optimizeweb-haproxy]# firewall-cmd --reload
success

5. 验证配置与测试。

[student@workstation ~]$ curl --cacert cacert.pem https://servera.lab.example.com/
This is serverc
[student@workstation ~]$ curl --cacert cacert.pem https://servera.lab.example.com/
This is serverd
[student@workstation ~]$ curl --cacert cacert.pem https://servera.lab.example.com/
This is serverc
[student@workstation ~]$ curl --cacert cacert.pem https://servera.lab.example.com/
This is serverd

6. 配置HAProxy将来自客户端的HTTP(80)流量重定向为使用HTTPS(443)。

[root@servera optimizeweb-haproxy]# firewall-cmd --permanent --add-service=http
success
[root@servera optimizeweb-haproxy]# firewall-cmd --reload
success
[student@workstation ~]$ curl http://servera.lab.example.com/
curl: (7) Failed to connect to servera.lab.example.com port 80: Connection refused

[root@servera ~]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
frontend http-proxy
    bind *:443 ssl crt /etc/pki/haproxy/haproxy.pem
    bind *:80
    redirect scheme https if !{
     ssl_fc }
    http-request add-header X-Forwarded-Proto https
    default_backend classroom-web-farm
[root@servera ]# systemctl restart haproxy

[student@workstation ~]$ curl -I http://servera.lab.example.com/
HTTP/1.1 302 Found
Cache-Control: no-cache
Content-length: 0
Location: https://servera.lab.example.com/

7. 激活统计报告页面监控HAProxy部署的状态。

因为该页面会显示HAProxy配置中的敏感信息，所以请使用operator1用户名和redhat123密码保护它

![7](F:/7.jpg)[root@servera ~]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
frontend http-proxy
    bind *:443 ssl crt /etc/pki/haproxy/haproxy.pem
    bind *:80
    redirect scheme https if !{
     ssl_fc }
    http-request add-header X-Forwarded-Proto https
    default_backend classroom-web-farm
    stats enable
    stats auth operator1:redhat123
[root@servera ]# systemctl restart haproxy

浏览器访问：

https://servera.lab.example.com/haproxy?stats

完成实验

[student@workstation ~]$ lab optimizeweb-haproxy finish

总结

  • 介绍HAProxy。
  • 介绍如何部署和设置HAProxy。
  • 演示如何在Varnish在配置HAProxy进行流控。
  • 若喜欢金鱼哥的文章，顺手点个赞。也可点个关注，因为后续会不断上干货。

文章标签：
Server Load Balancer
密钥管理服务
前端开发
BI
监控
Unix
负载均衡
网络安全
数据安全/隐私保护
算法
缓存
存储
关键词：
HTTPS Web
优化云服务器 ECS
负载均衡流量
负载均衡服务器
负载均衡web
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金鱼哥
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