lvs四种工作模式简介

lvs：linux virtual server

1.四种工作模式：

• dr：直接路由模式
• 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。后端真实的工作服务器
• VIP：向外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标的IP地址
• DIP：Director Server IP，主要用于和内部主机通讯的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：直接路由模式

• 请求由 LVS 接受，由真实提供服务的服务器（RealServer, 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，该包就会被转发到相应的 RS 处理，注意此时的源 IP 和目标 IP 都没变，LVS 只是做了一下移花接木。
• 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，于是这个包被合法地接受，RS 感知不到前面有 LVS 的存在。
• 而当 RS 返回响应时，只要直接向源 IP（即用户的 IP）返回即可，不再经过 LVS。
• DR 模式是性能最好的一种模式。

（2）TUN模式：隧道模式

• 客户端将访问vip报文发送给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报文解封，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请求后，直接响应客户端。

注意：

• TUNNEL必须在所有的realserver上绑定VIP
• realserver直接把包发给client
• 隧道模式运维起来会比较难，所以一般不用
•  RIP,DIP,VIP全得是公网地址

（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技术。
• 多目标的DNAT(iptables)转换;它通过修改请求报文的目标IP地址（同时可能会修改目标端口)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，网络报的进出都要经过 LVS 的处理。LVS 需要作为 RS 的网关。
  当包到达 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，仿佛是客户端直接发给它的一样。
  RS 处理完，返回响应时，源 IP 是 RS IP，目标 IP 是客户端的 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 直接返回给它的。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应该使用私网地址，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。
• Full-NAT 相比 NAT 的主要改进是，在 SNAT/DNAT 的基础上，加上另一种转换，转换过程如下：

• 在包从 LVS 转到 RS 的过程中，源地址从客户端 IP 被替换成了 LVS 的内网 IP。
• 内网 IP 之间可以通过多个交换机跨 VLAN 通信。
• 当 RS 处理完接受到的包，返回时，会将这个包返回给 LVS 的内网 IP，这一步也不受限于 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。

Full-NAT 主要的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 上将不再有任何限制，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

4.LVS负载均衡十种算法

(1). 轮循调度 rr
均等地对待每一台服务器，不管服务器上的实际连接数和系统负载

(2). 加权轮调 wrr
调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态调整权值

(3). 最少链接 lc
动态地将网络请求调度到已建立的连接数最少的服务器上
如果集群真实的服务器具有相近的系统性能，采用该算法可以较好的实现负载均衡

(4). 加权最少链接 wlc
调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态调整权值
带权重的谁不干活就给谁分配，机器配置好的权重高

(5). 基于局部性的最少连接调度算法 lblc
这个算法是请求数据包的目标 IP 地址的一种调度算法，该算法先根据请求的目标 IP 地址寻找最近的该目标 IP 地址所有使用的服务器，如果这台服务器依然可用，并且有能力处理该请求，调度器会尽量选择相同的服务器，否则会继续选择其它可行的服务器

(6). 复杂的基于局部性最少的连接算法 lblcr
记录的不是要给目标 IP 与一台服务器之间的连接记录，它会维护一个目标 IP 到一组服务器之间的映射关系，防止单点服务器负载过高。

(7). 目标地址散列调度算法 dh
该算法是根据目标 IP 地址通过散列函数将目标 IP 与服务器建立映射关系，出现服务器不可用或负载过高的情况下，发往该目标 IP 的请求会固定发给该服务器。

(8). 源地址散列调度算法 sh
与目标地址散列调度算法类似，但它是根据源地址散列算法进行静态分配固定的服务器资源。

(9). 最少期望延迟 sed
不考虑非活动链接，谁的权重大，优先选择权重大的服务器来接收请求，但权重大的机器会比较忙

(10). 永不排队 nq
无需队列，如果有realserver的连接数为0就直接分配过去

 

 

参考链接