LVS(二)LVS的实现
说明：这章节我们不打算讲解LVS的原理，如果您对部分原来不是太了解，可以参考我的这篇博客
一、铺垫
思考1：TCP/IP 的七层模型与OSI 在四层模型区别？
核心：OSI 参考模型注重"通信协议必要的功能是什么"，而 TCP/IP则更强调"在计算机上实现协议应该开发哪种程序"!
思考2：负载均衡的表现形式？
基于七层：DNS解析(虚拟主机)、反向代理(squid、varnish)、HTTP协议的URL请求头(varnish)的重定向和Apach http重定向
负载均衡常见的方式
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二、LVS的专业术语
三、LVS的实现
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！
（1）DR(Direct Routing)模式
1）DR模式图
1）客户端主机A向目标IP(VIP)发送，通过ARP的请求和响应确定了前端控制器的VIP的MAC地址！
说明：第一次会将其记录在ARP缓存表中，所以 arp -n vip的时候发现是前端服务器的MAC地址，而不是后端服务器的MAC地址
LVS的结构主要分为两部分：
工作在内核空间的IPVS模块，LVS的能力实际上都是由IVPS模块实现;
工作在用户空间的ipvsadm管理工具，其作用是向用户提供一个命令接口，用于将配置的虚拟服务、真实服务等传给IPVS模块。
IPVS的命令行参数
scheduler：调度算法
arptables 是一个用户空间工具(操作内核ARP表的接口)，用于管理内核中的ARP规则表，规则检查处理的是ARP数据帧
说明：arptables 类似 iptable，但比iptables简单，它需要载入内核模块arptable_filter！
正常情况下，arptable_filter 只有一个表filter ，不指定-t 表名 时默认就是filter 表， filter 表有两个链
一个是IN，表示外面发进来的ARP包；另外一个是OUT ，表示本机发出的ARP包
说明：arptables 可以当作是linux下的ARP防火墙！
arp详细解释
核心：MAC地址的修改和IP的欺骗以及ARP的抑制！
DR和RS必须在同一个局域网原因：就是为了保证可以通过修改MAC地址而进行数据报文的转发！
作用域：工作在OSI模型的第二层，即工作在数据链路层！
特点：通过改写请求报文的目标MAC地址，将请求发给真实服务器的，而真实服务器响应后的处理结果直接返回给客户端用户
注意：客户端测试的时候MAC地址是后端服务器的MAC地址，而不是前端服务器的MAC地址！
核心：在转发的过程中，仅仅是修改了数据报文中的目标MAC地址，然后转发！
但是要求：调度器LB与真实服务器RS都有一块网卡连接到同一物理网段上，必须在同一个局域网环境
arptables -A OUT -s 172.25.14.100 -j mangle --mangle-ip-s 172.25.14.2
##将真实的ip转换为vip，由于tcp三次握手，出去时仍要以vip地址形式才会握手-->
而真正将数据传输给客户端的就是realserver，mangle参数就是这个功能
说明：服务器的功能呢重叠，选择最好的和最合适的！
DR的实现
（1）说明：前端飘逸的现象
DR的解决策略 ---->后端服务器对ARP请求处理
两个后端服务器的配置
后端服务器两条命令的讲解
arptables -A IN -d -j DROP
# 进来的ARP请求包，如果目的(destination)IP是VIP的，丢弃
原因：防止客户端主机跃过集群的"前端主机"直接与后端服务器通信(失去了负载均衡的意义)，防止直接穿透
补充：如果是通过前端服务器的调度则目的IP是真实的后端服务器ip，而不是VIP！
arptables -A OUT -s -j mangle --mangle-ip-s
举例“arptables -A OUT -s 172.25.14.100 -j mangle --mangle-ip-s 172.25.14.2
##将真实ip转换成vip，由于tcp三次握手，出去时仍要以vip地址形式才会握手，而真正将数据传输给客户端的就是realserver，mangle参数就是这个功能！
# 将源是VIP的"ARP请求包"发给rs(真实的后端服务器)，理论上rs发送数据包并且响应源IP是非VIP！
与内核ARP参数arp_ignore=1，arp_announce=2的作用是一样的
测试：正确的实验现象
细节问题：
(1)lvs前端控制器的ipvsadm的命令(lvs规则)和后端服务器的(arptables)
(2)lvs两条命令--->添加虚拟服务(A->Service)并设置调度(s)算法-->在虚拟的服务中添加真实的服务器(Server) 并设置模式(-g | -m | -i -->LVS模式为：DR | NAT | TUN)
配置一个VIP！
(3)后端服务器的配置
1）VIP
2）arptables
IN规则：不接受目的IP是VIP的ARP包(防止客户端直接穿越来访问，不经过前端控制器，通过前面的MAC地址就可以知道)！
OUT规则：扩展动作：mangle: mangle ARP包
含义：IP欺骗-->在发送数据包ARP的真实RIP改成VIP！
明白：欺骗的目的，由于是直接给客户端的，如果是RIP，就不会接受
注意：由于客户端中的目标MAC是前端服务器的，所以后续数据的交互还要经过前端控制器！
仅仅是修改了数据报文中的MAC地址，所以这也是为什么我们要求DR和RS必须在同一个物理网络内(网段-->广播，arp请求和响应)，就是为了保证可以通过修改MAC！
说明：有点类似于于三层交换机(路由的功能)
对比：LVS的MAC地址
（2）VS/TUN模式
tunel：隧道
回头附加上老师的图！
核心：调度器通过对IP报文再封装一层IP报文，发后发送给后端服务器
说明：由于通信通过 TUNNEL 模式，不管是内网和外网都能通信(跨区域)，所以不需要 lvs vip 跟 realserver 在同一个网段内！
实现方式：导入支持隧道模块，在隧道上建立虚拟的IP
注意：在隧道上添加VIP
添加规则
修改内核参数
客户端测试
说明：这里的IP欺骗方式(客户端)和DR模式中配置的一样，这里不再赘述！
IP欺骗的等价方式：源地址校验的问题
sysctl -w net.ipv4.conf.tunl0.rp_filter=0ipip的隧道技术
说明：由于DR和TUN模式响应数据包不经过前端调度器，所以必须设置后端服务器必须设置VIP！
（3）NAT
感觉：有点像路由的功能！
特点：原路返回！
前端控制器配置
注意：添加了网卡，默认网卡不开启；说明：如果是临时配置IP，又没有以配置文件的形式开启，默认网卡是不开启的！
报错：curl: (7) Failed connect to server1:80; Connection timed out
开启方式：ip link set up eth1其次：保证原生的环境，删除之前的配置，因为环境越复杂，排错的难度更大，而且错误不可控！
其次一定要注意：RS的网关要和VS的一致！
后端服务器的配置
测试结果
弊端：请求和响应都经过前端服务器，并发能力特别差，一般支持10～15左右！
三种模式对应的参数
--gatewaying -g gatewaying (direct routing) (default)
--ipip -i ipip encapsulation (tunneling)
--masquerading -m masquerading (NAT)
LVS三种模式的区别及负载均衡算法
说明：上述提及几条链！
四、其它方式
full-nat！
tunel和full-nat不太常用！
需要编译内核！
细节问题：接收和发送消息(同一个局域网的数据链路层)，(同一个局域网ip的问题)！
(2) 解决LVS中的ARP问题
方式1
arptables -A IN -d -j DROP
# 进来的ARP请求包，如果目的(destination)IP是VIP的，丢弃
原因：防止客户端主机跃过集群的"前端主机"直接与后端服务器通信(失去了负载均衡的意义)，防止直接穿透
补充：如果是通过前端服务器的调度则目的IP是真实的后端服务器ip，而不是VIP！
arptables -A OUT -s -j mangle --mangle-ip-s
举例“arptables -A OUT -s 172.25.14.100 -j mangle --mangle-ip-s 172.25.14.2
##将真实ip转换成vip，由于tcp三次握手，出去时仍要以vip地址形式才会握手，而真正将数据传输给客户端的就是realserver，mangle参数就是这个功能！
# 将源是VIP的"ARP请求包"发给rs(真实的后端服务器)，理论上rs发送数据包并且响应源IP是非VIP！
与内核ARP参数arp_ignore=1，arp_announce=2的作用是一样的。
注意
LVS 的VIP 和 realserver 必须在同一个网段，不然广播后所有的包都会丢掉；所有的realserver 都必须绑定VIP的IP地址；
说明：客户端测试的时候最终arp -n的ip 和 MAC地址是后端服务器的！
arp欺骗
四、硬件的负载均衡
链接1
连接2
核心：独立于操作系统！
连接3
连接4
吞吐率
五、
LVS负载均衡NAT和fullnat模式区别
连接2
LVS 原理(调度算法、四种模式的实现、四层负载均衡和七层 的区别）
四层、七层负载均衡的区别