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LVS的三种模式

LVS 的三种模式如下:

  1. DR模式:(Direct Routing)直接路由模式。
  2. TUN模式:IP Tunneling(隧道)模式,和 VPN 类似。
  3. NAT(网络地址转换)模式

术语:

DR模式:(Direct Routing)直接路由模式

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DR模式的工作过程:

1、当一个client发送一个WEB请求到VIP,LVS服务器根据VIP选择对应的real-server,根据调度算法,在Pool中选择一台Real-server。

LVS在hash表中记录该次连接,然后将client的请求包发给选择的Real-server,最后选择的Real-server把应答包直接传给client;

2、当client继续发包过来时,LVS根据刚才记录的hash表的信息,将属于此次连接的请求直接发到刚才选择的Real-server上;

3、当连接中止或者超时,hash表中的记录将被删除。

DR模式的几个细节:

1、DR和RS必须在相同的网段;

2、DR模式在转发client的包时,只修改了包目的MAC地址为选定的Real-server的mac地址,

如果LVS和Real-server在不同的广播域内,那么Real-server就没办法接收到转发的包。

3、DR上必须开启路由转发功能;

4、RS的网关不需要设置成DR(和NAT模式的区别)。

5、RS上需要禁用ARP通告,这样,RS就会直接回复客户端,而不是通过DR。

下面是mac地址的修改过程:

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TUN: IP Tunneling(隧道)模式

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IP Tunneling的工作过程

  1. client 发送请求包到LVS服务器的VIP上。

  2. VIP按照算法选择后端的一个Real-server,并将记录一条消息到hash表中,然后将client的请求包封装到一个新的IP包里,新IP包的目的IP是Real-server的IP,然后转发给Real-server。

  3. Real-server收到包后,解封装,取出client的请求包,发现他的目的地址是VIP,而Real-server发现在自己的lo:0口上有这个IP地址,于是处理client的请求,然后将relpy这个request包直接发给client。

  4. 该client的后面的request包,LVS直接按照hash表中的记录直接转发给Real-server,当传输完毕或者连接超时,那么将删除hash表中的记录。

IP Tunneling的几个细节问题

IP封包的过程:(如图)

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IP Tunneling的几个细节问题

IP封包的过程:DR和RS不需要在一个网段,所以适用于跨机房的场景。

由于通过IP Tunneling 封装后,封装后的IP包的目的地址为Real-server的IP地址,那么只要Real-server的地址能路由可达,Real-server在什么网络里都可以,这样可以减少对于公网IP地址的消耗,但是因为要处理IP Tunneling封装和解封装的开销,那么效率不如DR模式。

Real-server的系统设置:

由于需要Real-server支持IP Tunneling,所以设置与DR模式不太一样,LVS不需要设置tunl设备,LVS本身可以进行封装 , 需要配置VIP在tunl设备上。

ARP问题:

如果LVS和Real-server不在一个网络内,不需要处理ARP问题,如果在相同网络,那么处理方法和DR模式一样,但是如果一样,那么你的方案就错了,因为此时DR模式完全可以满足你的需求,而且更加高效。

内核的包转发:

IP Tunneling模式不需要LVS开启ip_forward功能。

NAT(网络地址转换)模式

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NAT模式的工作过程:

  1. client发送request到LVS的VIP上,VIP选择一个Real-server,并记录连接信息到hash表中,然后修改client的request的目的IP地址为Real-server的地址,将请求发给Real-server;

  2. Real-server收到request包后,发现目的IP是自己的IP,于是处理请求,然后发送reply给LVS;

  3. LVS收到reply包后,修改reply包的的源地址为VIP,发送给client;

  4. 从client来的属于本次连接的包,查hash表,然后发给对应的Real-server。

  5. 当client发送完毕,此次连接结束或者连接超时,那么LVS自动从hash表中删除此条记录。

NAT模式的几个细节问题

1、后端RS和DS在同一个网络环境中,且RS的网关必须设定为DS;

2、NAT的初衷就是为了隐藏内部IP和节省公网IP

3、开启路由转发功能

总结-三种模式的适用场景及局限性

模式 适用场景 瓶颈或局限性
NAT 1、公网IP少2、需要隐藏内部IP(比如游戏的登录服务器) 1、DS需要承担所有转发功能,所以瓶颈在DS上
DR 1、为了解决NAT模式的瓶颈,DR模式采用二层帧重写,提高效率 1、DS承担二层帧重写工作,当规模非常大时,DS会有瓶颈,但是如果DS足够强劲,问题不是很大。2、由于DR模式是通过重写二层帧的方式,所以DS和DS必须在同一网络内,所以DR模式下无法跨网段。
TUNL 1、为了解决DR模式无法跨网段的问题,DR采用IP层二次封装模式进行解决 1、因为DS需要进行IP层二次封装,所以会牺牲效率