高并发负载均衡：网络协议原理（二）

一、Tomcat为什么慢（客户端和服务端的通信）

1. 因为Tomcat（nginx等也是一样）是存在应用层的，在网络连接中是最末端的层，处于用户态中，对应用层通信需要先走完下面的物理层-链路层-网络层-传输控制层，进行了下一跳、节点转换、三次握手之后再让内核从内核态切换到用户态才找到了应用层的Tomcat
2. 因为Tomcat是基于java语言开发，跑在JVM上，JVM相当于在用户空间中又虚拟了一块空间，需要内核切到用户态后再切到JVM中再去找Tomcat，这也是为什么跟nginx之类的网络性能为什么不一样

二、负载均衡服务器（LVS）

1. 模型
   
     如上图，客户端和服务端的端点程序要通信，并发压力大，中间加了一个负载均衡层，三次握手是不通过他的，直接两边握手，客户端的数据包到了负载均衡服务器这里走下面三层，不动数据包，在自己的传输控制层偷窥一下发送的IP地址信息的包内容，如果是那个需要的就发出去，不需要就自己留着，自己实际上不做任何对包的处理，实际上客户端和服务端是感受不到负载均衡服务器这里的，以为就是个网线。
   负载均衡服务器是没有请求上限的，是四层的所以不知道发送的数据包内容是啥（比如发了个字符串啥的），而nginx是七层的，需要握手所以官方说有最多5W客户端连接上限，所以一般客户端先连负载均衡服务器，先Hold住大量流量，再通过大量nginx负载均衡代理到多个tomcat。
   
2. 实现LVS负载均衡
    下图为NAT模式（基于三层的）（三层是网络层）：
     D-NAT，红色的为缺点。优点是可以实现负载均衡了。
     来去数据包都需要负载均衡服务器的转向（客户端只知道CIP到VIP，到了负载均衡服务器的VIP后翻译为CIP要发给RIP，然后返回RIP要给CIP经过负载均衡服务器翻译为VIP给CIP），非对称一般讲的是家里上传比较慢，下载比较快，6m的网出入方向的带宽不同，不是6/2（早期电话线上网就是这样）。
     基于三层也就是数据包中的IP地址在每跳时候都变。
   
     解决：如果返回数据包不经过负载均衡服务器，那就减少了算力，减少带宽消耗。
     下图为DR模式（直接路由模型）（基于二层的）（二层是链路层）：
     server中的VIP隐藏起来不告诉别人，大家只知道负载均衡服务器有个VIP。
     从负载均衡服务器的VIP到server的RIP，在负载均衡服务器端给数据包加工加一个指向对应server的MAC地址，因为从客户端过来的数据包是CIP->VIP，自己的负载均衡服务器里面有VIP所以数据包以为这就是终点会在这停留，但是强行加入对应server的mac地址让他出去。
   
     基于二层就是每跳时数据包里IP地址不变，变MAC地址。
    下图为TUN隧道模式：
   
     负载均衡服务器中在CIP到VIP的数据包外面添加一层DIP到RIP，这样负载均衡服务器和server服务器就不用住在一个局域网内了，DIP->RIP会在网络上跳到server端，server端只需要拆开包装就可以看到客户端发送的数据包了，处理之后跟DR模型一样变为VIP->CIP直接返回给客户端即可。
     模型的搭建在下篇之中

三、补充知识

  上图中192.168.1.1是私有地址，在互联网上是看不到的，6.6.6.6是公有地址，是唯一的，是运营商给分配的，花钱买他们的服务的时候会分配一个网上唯一的地址。