LVS--NAT模型介绍及模型实现

NAT基础：

    在外部请求到达调度器（director）上VIP之后，LVS使工作在input链上，定义了所谓的集群规则，强行改变了报文的流转规则，变成了prerouting-->input-->postrouting。

    ipvsadm：用户空间的命令行工具，用于管理集群服务规则，这并不是必须的；

    ipvs是工作在内核空间中net fileter的input链上；

说明：

    CIP：客户端的IP地址；

    VIP：lvs负载均衡调度器上的面向客户端的IP地址；

   DIP：lvs负载均衡调度器上的面向服务器的IP地址；

    RIP：后端服务器的IP地址。

    RS：后端服务器

    director：负载均衡调度器

NAT类型的相关内容：

    多目标的DNAT（iptables）：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）至挑选出的某RS的RIP地址实现转发；

    （1）RS和DIP应该使用私网地址，且RS得网关应该指向DIP；

    （2）请求和响应报文都要经过director转发，在极高负载的场景中，director可能会成为整个系统的瓶颈；

    （3）支持端口映射；

    （4）RS可以使用任意操作系统；

    （5）RS的RIP和director的DIP必须在同一IP网络；

模型图：

    

lvs nat模型实现负载均衡的详细过程：

    黑色的代表请求报文：请求报文从客户端到达director上网卡1时，其源地址：cip，目标地址：vip。经过director上的在input链上规则的强行转发，将请求报文经过postrouting送到网卡2上。通过调度算法，找出一台RS，同时将请求报文的目标IP修改为RIP（调度算法找出的RS的IP），将请求报文发送到RS上。

    红色的代表应答报文：应答报文从服务器上到达director上的网卡2时，其源IP：RIP，目标IP：CIP。通过iptables上的prerouting-->forward-->postrouting，将应答报文的源地址改为VIP，应答报文送回到客户端，调度结束。

详细实现：

    拓扑结构图：

        1代表VIP所在网卡，其IP地址为172.16.125.5，采用桥接模式；

        2代表DIP所在网卡，其IP地址为192.168.100.1，采用vmnet2模式；

        3代表客户端，IP地址为172.16.125.127，外网，采用桥接模式；

        4代表主机RS1，提供web等服务的后端服务器，其IP地址为192.168.100.2，网关为DIP（192.168.100.1），采用vmnet2模式；

        5代表主机RS2，提供web等服务的后端服务器，其IP地址为192.168.100.3，网关为DIP（192.168.100.1），采用vmnet2模式。

        

    

    配置步骤：

        （1）在director上配置两块网卡，一块作为vip所在网卡，其IP地址为172.16.125.5（桥接模式）。一块作为地dip所在网卡，其IP地址为192.168.100.1，netmask=255.255.255.0（vmnet2）。

        （2）在director上安装ipvsadm该程序包。

        （3）配置两台RS，RS1的ip地址为192.168.100.2，gateway=192.168.100.1（使用vmnet2）。RS2的ip地址为192.168.100.3，gateway=192.168.100.1（使用vmnet2）。配置完IP地址后，使用ping命令测试RS1和RS2能否和网关以及互相之间进行通信。

        （4）在两台RS上安装httpd，然后为了实现lvs的调度方法，在此处故意使得两个RS上提供的网页文件内容不一样，方便体现出效果。当然在实际的应用当中应该使两个RS上提供的网页内容一样。同时启动两个RS上的httpd服务。

            注意：为了保证后续步骤可以正常进行，在director上首先对两台RS上的http服务进行测试。

        （5）确保director上的iptables所有的规则都要清空，由于ipvs和iptables很多规则是不能共存的。打开内核中的核心转发功能。

            查看是否打开了核心转发功能：

[root@7-1 ~]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1
[root@7-1 ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

            第一种方法：编辑/etc/sysctl.conf，在该配置文件中加入net.ipv4.ip_forward = 1即可。

        （6）定义ipvs规则，将后端两台RS加入集群服务中。

[root@7-1 ~]# ipvsadm -A -t 172.16.125.5:80 -s rr
[root@7-1 ~]# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.16.125.5:80 rr
[root@7-1 ~]# ipvsadm -a -t 172.16.125.5:80 -r 192.168.100.2 -m
[root@7-1 ~]# ipvsadm -a -t 172.16.125.5:80 -r 192.168.100.3 -m
[root@7-1 ~]# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.16.125.5:80 rr
  -> 192.168.100.2:80             Masq    1      0          0         
  -> 192.168.100.3:80             Masq    1      0          0

        （7）在此处使用的调度算法为rr，也就是轮询算法，进行测试显示调度效果。