Vous souhaitez introduire dans votre infrastructure Web un serveur capable de gérer la répartition de charges en garantissant toujours des performances accrue ? C'est à ce moment que HAProxy intervient ! HAProxy est tout d'abord un produit français ! C'est une solution gratuite qui propose une mise en relation directe entre le client et le serveur en tant que Proxy. Sa réputation fut démarquée par sa flexibilité et ses performances, il est utilisé par de nombreux sites réputés comme Netflix, Stack Overflow, GitHub, mais encore Twitter.

Écrit en langage C, HAProxy est grandement utilisé pour sa fonctionnalité de répartition de charge réseau (communément appelé load-balancing) qui permets de répartir les charges du trafic sur un site internet entre plusieurs machines qui seront positionnés derrière le proxy. Il fournit un équilibreur de charge haute disponibilité pour les applications TCP et HTTP qui s’exécutent sur plusieurs serveurs.

Il propose également de nombreuses fonctionnalités additionnelles comme la protection des attaques directes, ajoutant ainsi une couche intermédiaire transparente entre le client et les véritables serveurs Web, pouvant donner ainsi à l'ajout d'un certificat SSL ou la mise en place d'un serveur WAF (Web Application Firewall).

Au lieu de se connecter à un serveur unique qui traite toutes les demandes, le client se connectera à une instance HAProxy, qui utilisera un proxy inverse pour transmettre la demande à l'un des points d'extrémité disponibles, sur la base d'un algorithme d'équilibrage de charge.

Rappel du principe d'un Reverse Proxy

Pour rappel, un serveur reverse-proxy est un serveur que l'on va placer devant un ou plusieurs serveurs d'applications. Son rôle principal est de fournir une passerelle d'accès entre le réseau Internet et le réseau de serveur accessible en DMZ (réseau contenant des machines accessibles depuis Internet) où sont hébergées les serveurs de ressources comme un serveur de messagerie, de jeu par exemple. L'avantage de disposer d'un serveur Reverse-Proxy est de permettre avec une seule adresse IP publique de "dispatcher" les différents serveurs de ressources en un serveur de gestion ouvert en front sur Internet.

Fonctionnement d'un serveur Reverse Proxy

Dans le schéma de représentation, un utilisateur lambda souhaite accéder au site Web www.vemotech.fr, qui est un serveur Web interne. Il va dans un premier temps envoyer une requête à destination du reverse proxy, représenté en vert entre la requête client et le firewall, puis la DMZ, qui se chargera d'associer le sous domaine www vers le serveur interne configuré dans le reverse proxy.

Entre deux, un firewall effectue un contrôle d'accès aux ressources nécessaires au serveur reverse proxy (services HTTPS & HTTPS) afin de gérer au mieux le niveau de sécurité du réseau DMZ. Enfin, en retour, l'utilisateur obtient en retour le site internet demandé. Le serveur reverse proxy ouvert sur Internet, avec redirection des ports HTTP (80) & HTTPS (443). Il est donc à noter que seul ce serveur sera accessible depuis Internet depuis les service HTTP & HTTPS et qu'un aucun cas l'internaute n'aura accès directement au serveur d'application hébergé dans la DMZ.

Les différents types d'équilibrages de charge

Maintenant que nous comprenons les composants de base utilisés dans l’équilibrage de charge, passons aux types de base de l’équilibrage de charge. Le principe du load balacing repose sur l'équilibre de charge et est grandement utile dans les cas où un trop grand nombre de connexions simultanées survient sur un même serveur, où dans ce cas le site internet hébergé dessus serait inaccessible.

HAProxy prends en charge pas mal d'algorithmes de Load Balacing comme le Round Robin, le HDR, Least, First, Source, URI...

Une configuration sans équilibrage de charge

Un environnement d’application Web simple sans équilibrage de charge peut ressembler à ce qui suit :

Dans cet exemple, l'utilisateur se connecte directement à votre serveur web, à l'adresse cosmotech.fr, et il n'y a pas d'équilibrage de charge entre le client et le serveur d'origine. Si le serveur web unique de CosmoTech tombe en panne, l'utilisateur ne pourra plus accéder au serveur web. En outre, si de nombreux utilisateurs essaient d'accéder simultanément au serveur Web et que celui-ci n'est pas en mesure de gérer la charge (soit en maintenance, hors-service, surcharge...), ils risquent d'avoir une expérience lente ou de ne pas pouvoir se connecter du tout. C'est pour cela que le principe du Load Balancing est né.

L'équilibrage de la charge de la couche 4

La façon la plus simple d'équilibrer la charge du trafic réseau vers plusieurs serveurs est d'utiliser l'équilibrage de charge de couche 4 (couche transport du modèle OSI). Cette méthode d'équilibrage de la charge permet d'acheminer le trafic utilisateur en fonction de la plage d'adresses IP et du port (par exemple, si une requête arrive pour https://cosmotech.cf, le trafic sera acheminé vers le backend qui traite toutes les requêtes pour cosmotech.fr sur le port 443).

L'utilisateur accède à l'équilibreur de charge, qui transmet la demande de l'utilisateur au groupe de serveurs dorsaux web-backend. Quel que soit le serveur backend sélectionné, il répondra directement à la demande de l'utilisateur. En général, tous les serveurs du backend web doivent servir un contenu identique, sinon l'utilisateur risque de recevoir un contenu incohérent. Notez que les deux serveurs Web se connectent au même serveur de base de données.

Les fonctionnalités techniques

HAProxy propose un large panneau de fonctionnalité comme un service de Monitoring des services : il est possible de visualiser une série de statistiques du trafic entrant remontant vers les ressources Backend et en Frontend ; et une supervision des protocoles applicatifs comme le SMTP, SQL, LDAP...

Ce qui fait la force de HAProxy sont les performances qu'il propose : la plupart des serveurs Proxy comme Apache ou Nginx se repose sur un processus par connexion entrante client/serveur.

HAProxy gère les connexions en un seul service et établie une table des différentes connexions et vérifie que si une connexion client/serveur est établie, sa connexion est enregistrée dans cette table. De même si cette connexion est fermée, alors la table des connexions est mise à jour. Ce processus de gestion des connexions permets de fournir plus de performances pour plus de connexions entrantes sur HAProxy.