HaProxy学习 —300K的TCP Socket并发连接实现（翻译）

1 原文链接

Use HAProxy to load balance 300k concurrent tcp socket connections: Port Exhaustion, Keep-alive and others）（用HAProxy的负载均衡实现300K的TCP Socket并发连接：端口耗尽、保持连接等）

2 原文翻译

标题：用HAProxy的负载均衡实现300K的TCP Socket并发连接：端口耗尽、保持连接等。
发表时间： 2015年8月19日

最近我尝试建立一个推送系统。为了增加系统的可扩展性，最佳实践是使每个连接尽可能无状态。因此当瓶颈出现时，可以通过添加更多的机器来轻松扩展整个系统的容量。说到负载平衡和反向代理，Nginx可能是最著名和公认的一个。然而，TCP代理是一个相当新的事情。Nginx从v1.9引入了TCP负载平衡和反向代理，该版本于今年5月下旬发布，有很多缺失的功能。另一方面，HAProxy作为TCP加载平衡的先驱，已经相当成熟和稳定。我选择使用HAProxy来构建系统，最终我达到了300K的TCP Socket并发连接。如果不是我相当过时的客户端PC，我可以实现更高的数量。

2.1 调整Linux系统参数

300K的TCP Socket并发连接对于高性能服务器PC来说也不是一件容易的事情。首先，我们需要调整Linux内核配置，以充分利用我们的服务器。

1. 文件描述符
   从Linux系统角度来看，Sockets等同于文件，因此默认的文件描述符限制对于我们的300k目标来说相当小。修改系统全局允许分配的最大文件句柄数:

sysctl -w fs.file-max=10000000
sysctl -w fs.nr_open=10000000

这些行将文件描述符总数增加到100万。接着修改 /etc/security/limits.conf ，添加持久化设置允许用户 / 进程打开文件句柄数：

*      soft   nofile      10000000
*      hard   nofile      10000000
root   soft   nofile      10000000
root   hard   nofile      10000000

非root用户，前两行应该可以完成工作。但是，如果是以root用户身份运行HAProxy，则需要明确声明root用户。

2. TCP Socket 读写 Buffer 设置
   保持如此大量的连接会消耗大量内存。为了减少内存使用，修改 /etc/sysctl.conf 添加以下行。

net.ipv4.tcp_mem = 786432 1697152 1945728
net.ipv4.tcp_rmem = 4096 4096 16777216
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 4096 16777216

2.2 调整HAProxy

完成内核Linux调优后，我们需要调整HAProxy以更好地满足我们的需求。

1. 增加最大连接数
   在HAProxy中，全局和具体后端都有一个“最大连接上限”。为了增加上限，我们需要在全局范围下添加一行配置。

maxconn 2000000

然后将相同的行添加到后端范围内，示例：

backend pushservermode tcpbalance roundrobinmaxconn 2000000

2. 调整timeout
   调整连接超时时间，默认情况下，这些参数都的以毫秒为单位。

 timeout connect 5000timeout client 50000timeout server 50000

3. 配置源IP来解决端口耗尽问题（调整可用知名端口范围）
   当同时有30k连接时，会遇到“端口耗尽”的问题，它是由每个反向代理的连接都会占用一个本地IP的可用端口造成的，可用于传出连接的默认IP范围在30k~60k左右，换句话说，我们只有一个IP的30k端口可用，显然不够，可以通过修改 /etc/sysctl.conf 增加下面这一行来增加这个范围。

   sysctl -w net.ipv4.ip_local_port_range='1024 65535'
   

   这不能解决根本问题，当达到60k上限时，我们仍然会用完端口。

这个端口耗尽问题的最终解决方案是增加可用IP的数量。首先，我们将一个新的IP绑定到一个新的虚拟网络接口。

ifconfig eth0:1 192.168.8.1

这个命令绑定一个Intranet地址到一个硬件接口为eth0的虚拟网络接口eth0:1上。该命令可以执行几次，来添加任意数量的虚拟网络接口。只需记住IP应该在真实应用服务器的同一个子网络中。换句话说，你不能用任何类型的NAT服务在HAProxy和应用服务器之间建立连接。因为它不起作用。

接下来，配置HAProxy来使用这些新的IP。有一个源命令可以在后端范围内使用，也可以作为服务器命令的参数。在我们的实验中，后端范围似乎不起作用，所以我们选择了参数一。这是具体配置。

backend mqttmode tcpbalance roundrobinmaxconn 2000000server app1 127.0.0.1:1883 source 192.168.8.1server app2 127.0.0.1:1883 source 192.168.8.2server app3 127.0.0.1:1883 source 192.168.8.3server app4 127.0.0.1:1884 source 192.168.8.4server app5 127.0.0.1:1884 source 192.168.8.5server app6 127.0.0.1:1884 source 192.168.8.6

这里有一个技巧，需要在多个条目中声明它们，并给它们不同的应用程序名称。如果你为所有四个条目设置相同的应用程序名称，HAProxy将无法工作。如果你可以查看HAProxy状态报告的输出，你会发现即使这些条目具有相同的后端地址，HAProxy仍然将它们视为不同的应用程序。

这就是配置！现在你的HAProxy应该能够处理超过300k并发TCP连接，就像我的一样。