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

注意

其他操作系统支持情况，详见 HAProxy 文档。

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

注意

使用 PROXY 协议时，你需要在 tidb-server 的配置文件中设置 proxy-protocol.networks。

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}
```