网络工程学习笔记1

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负载均衡　

目前主要有三种网络负载平衡转发技术，分别是网络地址转换、直接路由和IP隧道技术，采用不同的方法将客户端发送的包转发到目的服务器上，并确保目的服务器的返回包可以顺利到达客户端。


　　● 网络地址转换
 
　　网络地址转换模式
　　在目标网络地址转换（DNAT）模式下，提供服务的IP被定义在平衡服务器上，应用服务器只需要定义各自的内部IP地址，但是必须将负载平衡服务器定义为缺省路由，以保证返回客户端的包经过负载平衡服务器，完成第二次地址转换后再送回客户端。


　　原理：


　　1. 客户发出服务请求


　　2. 负载平衡服务器接收到请求，将数据包中目的IP地址改为选中的应用服务器IP地址，然后重新发出数据包


　　3. 应用服务器收到后，将应答包发回给负载平衡服务器


　　4. 负载平衡服务器收到应答包后将其中的源地址改回成服务IP，发回客户端


　　缺点是网络地址转换的性能扩展能力有限，因为请求包和应答包都必须通过平衡服务器，当服务器的节点数量达到20或更多时，平衡服务器可能成为整个系统的瓶颈。因此，这种方式主要适用于网络负载不是很高的场合。


　　● 直接路由


　 　和那种请求包和应答包都必须通过平衡服务器的网络地址转换不同，平衡服务器在直接路由模式下，将请求调度到不同的实际服务器，实际服务器直接将结果发回 客户端。在大多数应用中，请求的字节数远小于应答的字节数，所以与网络地址转换相比平衡服务器能处理更多的请求。采用直接路由能更大程度提高平衡服务器的 最大节点数和网络吞吐量。甚至于平衡服务器使用100M全双工的网卡，系统的最大数据吞吐量仍可以超过1Gbps。


　　直接路由的特点是运用网络分层原理，通过将目标IP包封装在指定MAC地址的以太网数据包中欺骗TCP堆栈，因此实际服务器和负载平衡服务器必须在同一个物理网段中，并且在应用服务器上必须将服务IP定义在loopback虚拟网卡上。
原理：


　　1. 客户发出服务请求


　　2. 负载平衡服务器接收到请求，将数据包中网卡物理地址（MAC）改为选中的应用服务器的MAC地址，然后重新发出数据包


　　3. 目标应用服务器收到后，将应答包通过路由器直接发回客户端（不经过负载平衡服务器）


直接路由是最高效，网络延时最小的负载平衡技术，但是，为达到MAC地址的欺骗，负载平衡服务器和所有应用服务器必须在同一个物理网段。而且，现在出现操作系统缺省是关闭这种特性的，如FreeBSD，必须显示打开相应的内核开关才可以。不过，目前的主流操作系统，都可以满足直接路由的需求，如Windows、Linux、AIX、Solaris、FreeBSD等。 
 
直接路由转换模式


　　● IP隧道


　　与直接路由的方法类似，区别仅仅在于不是通过MAC欺骗来转发数据包，而是通过建立负载平衡服务器和应用服务器之间的IP隧道来完成。


　　因为这些服务器的连接是通过IP隧道，平衡服务器和实际服务器可以在不同的局域网甚至是广域网。缺点是所有服务器必须使用IP隧道（IP封装）协议，比直接路由的效率要低，而且，不是所有的操作系统都支持。