LVS 四种工作模式简介

LVS 简介

lvs：Linux virtual server，也就是linux虚拟服务器，LVS由用户空间的ipvsadm和内核空间的IPVS组成，ipvsadm用来定义规则，IPVS利用ipvsadm定义的规则工作，目前LVS已经是Linux标准内核的一部分，linux 2.4内核之后已经内置lvs的各个功能模块，可以直接使用。

LVS 特点

通过LVS提供的负载均衡技术和Linux操作系统实现一个高性能、高可用的服务器集群，它具有良好可好行、可扩展性和可操作性。从而以低廉的成本实现最优的服务性能。

• 高并发连接：LVS基于内核网络层面工作，有超强的承载能里和并发处理能力，由单台LVS负载均衡器，可支持上万并发连接。
• 稳定性强：是工作在网络4层之上仅作为分发之用，这个特点也决定了它在负载均衡软件里面的性能最强，稳定性最好，对内存和CPU资源消耗极低。
• 成本低廉：硬件负载大几万 费钱；lvs只需要一台服务器就可以部署了 废人。
• 配置简单：LVS配置简单，几行命令即可完成配置，也可以写成脚本进行管理。
• 支持多种算法：可以根据业务场景灵活配置进行使用
• 应用范围广：因为LVS工作在4层，可以对所有应用进行负载均衡，UDP,TCP都可以
• 缺点：工作在4层，不支持7层规则修改，机制过于庞大，不适合小规模应用。

1.四种工作模式

• dr：直连路由模式
• tun：隧道模式
• nat：路由转发模式
• fullnat模式

性能比较：DR>TUN>NAT>FULLNAT

2.LVS相关术语

• DS：Director Server 指的是前端负载均衡器节点
• RS：Real Server 后端真实工作的服务
• VIP： 外部 直接面向用户请求，作为用户请求得目标的IP地址
• DIP：Director Server IP，主要用于内部主机通讯的IP地址
• RIP：Real Server IP，后端服务器的IP地址
• CIP：Client IP，访问客户端的IP地址

3.详细介绍

1.DR：直连路由模式

• 客户端i请求由LVS接受，由真实提供服务服务器RS直接返回给用户，返回的时候不经过LVS。

  DR 模式下需要LVS和绑定同一个VIP（RS通过将VIP绑定在loopback实现）。

• 一个请求过来时，LVS只需要将网络帧的MAC地址修改为某一台RS的MAC，改包就会被转发到对应的RS处理，注意此时的源IP和目标IP都没有变，LVS只是做了移花接木。

• RS收到LVS转发来的包，链路层发现MAC是自己的，到上面的网络层，发现IP也是自己的，于是这个包被合法的接受，RS感知不到前面有LVS的存在

• 当RS返回响应时，只要直接向源IP返回即可，不需要再经过LVS。

2. TUN：隧道模式

• 客户端将访问VIP包问发送给LVS服务器
• LVS服务器将请求报文重新封装，发送给后端真实服务器
• 后端真实服务器将请求包问解封，在确认自身有VIP之后进行请求处理
• 后端真实服务器在处理完数据i请求后，直接相应客户端

注意：

• TUNNEL 必须在左右的RS上绑定VIP
• RS 直接把包发给client
• 隧道模式运维起来比较难，一般不用
• RIP,DIP,VIP全都是公网地址

3. NAT模式：路由转发模式

• nat network address translation 是一种外网和内网地址映射的即使

• 多目标的DNAT转换，它公国修改请求报文的目标IP地址，同时可能会修改目标的端口，挑选出某Real Server的RIP地址实现转发。在LVS负载均衡调度器上请求先发送给PREROUTING--->INPUT，然后经由监听在INPUT上的LVS程序强制将请求转发给POSTROUTING。

• NAT 模式下，网络包的进出都要经过LVS处理，LVS需要作为RS的网关。

  当包达到LVS时，LVS做目标地址转换（DNAT），将目标IP改为RS的IP，RS接收到包以后，仿佛时客户端直接发给他的一样。

  RS处理完，返回相应时，源IP时RS IP，目标IP时客户端的IP。

  这时RS的包通过网关(LVS)中转，LVS会做源地址转换（SNAT），将包的源地址改为VIP，这样，这个包对客户端看起来就仿佛是LVS直接返回给他的。客户端无法感知到后端RS的存在

注意

• RS的RIP和Director的DIP必须在同一IP网络
• RS和DIP应该使用死亡地址，且RD的网关要指向DIP
• 真实服务器的网关必须设置为LVS的IP地址

4.FULLNAT模式

• 无论是DR还是NAT模式，不可避免的都有一个问题：LVS和RS必须在同一个VLAN下，否则LVS无法作为RS的网关。
• FULLNAT相比NAT主要改进的是，在SNAT/DNAT的基础上，加上另一种转换
  • 在包从LVS转到RS的过程中，源地址从和护短IP被替换成了LVS的内网IP。
  • 内网IP之间可以公国多个交换机跨vlan通信。
  • 当RS处理完接收到的包，返回时，会将这个包返回给LVS的内网IP，这一步也不受限与VLAN。
  • LVS收到包后，在NAT模式修改源地址的基础上，再把RS发来的包中的目标地址从LVS内网IP改为客户端的IP。
• FULLNAT 主要思想是把网关和其下机器的通信，改为了普通的网络通信，从而解决了跨VLAN的问题，采用这种方式，LVS和RS的部署在VLAN上不在有任何限制，大大提高了运维部署的便利性。

fullnat模式和nat模式相似，但是与nat不同的是nat模式只做了两次地址转换，fullnat模式却做了四次。