LVS-nat架构原理与实现方案

通过NAT实现虚拟服务器（VS/NAT）

由于IPv4中IP地址空间的日益紧张和安全方面的原因，很多网络使用 保留IP地址（10.0.0.0/255.0.0.0、172.16.0.0/255.128.0.0和192.168.0.0 /255.255.0.0）[64, 65, 66]。这些地址不在Internet上使用，而是专门为内部网络预留的。当内部网络中的主机要访问Internet或被Internet访问时，就需要 采用网络地址转换（Network Address Translation, 以下简称NAT），将内部地址转化为Internets上可用的外部地址。NAT的工作原理是报文头（目标地址、源地址和端口等）被正确改写后，客户相信 它们连接一个IP地址，而不同IP地址的服务器组也认为它们是与客户直接相连的。由此，可以用NAT方法将不同IP地址的并行网络服务变成在一个IP地址 上的一个虚拟服务。

VS/NAT的体系结构如图所示。在一组服务器前有一个调度器，它们是通过Switch/HUB相连接的。这些服务器 提供相同的网络服务、相同的内容，即不管请求被发送到哪一台服务器，执行结果是一样的。服务的内容可以复制到每台服务器的本地硬盘上，可以通过网络文件系 统（如NFS）共享，也可以通过一个分布式文件系统来提供。

      客户通过Virtual IP Address（虚拟服务的IP地址）访问网络服务时，请求报文到达调度器，调度器根据连接调度算法从一组真实服务器中选出一台服务器，将报文的目标地址 Virtual IP Address改写成选定服务器的地址，报文的目标端口改写成选定服务器的相应端口，最后将修改后的报文发送给选出的服务器。同时，调度器在连接Hash 表中记录这个连接，当这个连接的下一个报文到达时，从连接Hash表中可以得到原选定服务器的地址和端口，进行同样的改写操作，并将报文传给原选定的服务 器。当来自真实服务器的响应报文经过调度器时，调度器将报文的源地址和源端口改为Virtual IP Address和相应的端口，再把报文发给用户。

NAT基本架构实现

环境准备：

设备	软件环境	网络环境
virtual_server(dir)	CentOS 6.6+IPVS(ipvsadm)	eth0 : VIP : 192.168.137.128 (对外服务的IP，客户端访问的IP)
		eth1 : IP:192.168.1.121
real_server_a(rsa)	CentOS 6.6+nginx（监控的服务项目）	eth0 : IP:192.168.1.118
real_server_b(rsb)	CentOS 6.6+nginx（监控的服务项目）	eth0 : IP:192.168.1.119

配置方法：

# 首先在rsa与rsb中启动nginx，测试是否可以正常访问
[root@rsa ~]# /etc/init.d/nginx start
正在启动 nginx：                                           [确定]

# 为了访问更加直观，我们修改一下主页
[root@rsa ~]# vim /usr/share/nginx/html/index.html
This is test page,this is A.
[root@rsa ~]# /etc/init.d/nginx reload
重新载入 nginx：                                           [确定]
# 我们在看一下

# 当rsa与rsb的nginx都可以正常访问，我们需要将两台设备的网关修改为dir的内网的IP
[root@rsa ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
DEVICE=eth0
TYPE=Ethernet
UUID=779f98ef-706a-4b8c-9e78-75fa1e79fcab
ONBOOT=yes
NM_CONTROLLED=yes
BOOTPROTO=static
HWADDR=00:0C:29:56:5C:C5
DEFROUTE=yes
PEERDNS=yes
PEERROUTES=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=yes
IPV6INIT=no
NAME="System eth0"
IPADDR=192.168.1.118
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.1.121
DNS1=202.96.128.166
DNS2=202.96.134.133

[root@rsa ~]# service network restart
正在关闭接口 eth0：                                        [确定]
关闭环回接口：                                             [确定]
弹出环回接口：                                             [确定]
弹出界面 eth0： Determining if ip address 192.168.1.118 is already in use for device eth0...
                                                           [确定]

接下来我们开始配置dir的机器，我们以脚本的形式去配置

[root@dir ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh
#! /bin/bash
# director 服务器上开启路由转发功能: 
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 
# 关闭icmp的重定向
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth1/send_redirects

# director 设置nat防火墙
iptables -t nat -F
iptables -t nat -X
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.0/24  -j MASQUERADE
# director设置ipvsadm
IPVSADM='/sbin/ipvsadm'
$IPVSADM -C
$IPVSADM -A -t 192.168.137.128:80 -s rr 
$IPVSADM -a -t 192.168.137.128:80 -r 192.168.1.118:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 192.168.137.128:80 -r 192.168.1.119:80 -m -w 1

[root@dir ~]# chmod a+x !$
chmod a+x /usr/local/sbin/lvs_nat.sh
[root@dir ~]# /bin/bash /usr/local/sbin/lvs_nat.sh
# 查看配置的状态
[root@dir ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.137.128:80 rr
  -> 192.168.1.118:80             Masq    1      0          0
  -> 192.168.1.119:80             Masq    1      0          0

接下来我们通过VIP进行访问测试