ipvs负载均衡(四)ipvs三种工作方式之tun模式

IPVS负载均衡(四)IPVS三种工作方式之TUN模式

本章内容较老,若不理解原理可以翻看,仅供参考

IPVS是LVS(Linux Virtual Server)项目重要组成部分,目前包含于官方Linux Kernel,IPVS依赖于netfilter框架,位于内核源码的net/netfilter/ipvs目录下

在VS/NAT的集群系统中,请求和响应的数据报文都需要通过负载调度器,当真实服务器的数目在10台和20台之间时,负载调度器将成为整个集群系统的新瓶颈。大多数Internet服务都有这样的特点:请求报文较短而响应报文往往包含大量的数据。如果能将请求和响应分开处理,即在负载调度器中只负责调度请求而响应直接返回给客户,将极大地提高整个集群系统的吞吐量。

IP隧道(IP tunneling)是将一个IP报文封装在另一个IP报文的技术,这可以使得目标为一个IP地址的数据报文能被封装和转发到另一个IP地址。IP隧道技术亦称为IP封装技术(IP encapsulation)。IP隧道主要用于移动主机和虚拟私有网络(Virtual Private Network),在其中隧道都是静态建立的,隧道一端有一个IP地址,另一端也有唯一的IP地址。

我们利用IP隧道技术将请求报文封装转发给后端服务器,响应报文能从后端服务器直接返回给客户。但在这里,后端服务器有一组而非一个,所以我们不可能静态地建立一一对应的隧道,而是动态地选择一台服务器,将请求报文封装和转发给选出的服务器。这样,我们可以利用IP隧道的原理将一组服务器上的网络服务组成在一个IP地址上的虚拟网络服务。VS/TUN的体系结构如下图所示,各个服务器将VIP地址配置在自己的IP隧道设备上。

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VS/TUN的工作流程如下图所示:它的连接调度和管理与VS/NAT中的一样,只是它的报文转发方法不同。调度器根据各个服务器的负载情况,动态地选择一台服务器,将请求报文封装在另一个IP报文中,再将封装后的IP报文转发给选出的服务器;服务器收到报文后,先将报文解封获得原来目标地址为VIP的报文,服务器发现VIP地址被配置在本地的IP隧道设备上,所以就处理这个请求,然后根据路由表将响应报文直接返回给客户。

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在这里,请求报文的目标地址为VIP,响应报文的源地址也为VIP,所以响应报文不需要作任何修改,可以直接返回给客户,客户认为得到正常的服务,而不会知道是哪一台服务器处理的。

在VS/TUN中,响应报文根据服务器的路由表直接返回给客户,而不经过负载调度器,所以负载调度器只处于从客户到服务器的半连接中,VS/TUN的TCP状态迁移与VS/NAT的不同。我们给出半连接的TCP有限状态机,如下图所示,圈表示状态,箭头表示状态间的转换,箭头上的标识表示在当前状态上收到该标识的输入,迁移到下一个状态。VS/TUN的TCP状态迁移是按照半连接的TCP有限状态机进行的。

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