LVS的工作原理和相关算法

我们要了解LVS的工作机制:

LVS里Director本身不响应请求,只是接受转发请求到后方,Realservers才是后台真正响应请求.

LVS 工作原理基本类似DNAT,又不完全相像,它是一种四层交换,默认情况下来通过用户请求的的地址和端口,来判断用户的请求,从而转发到后台真正提供服务的主机,而判断这种请求的是通过套接字来实现,四层就可以实现.这个转发的过程对用户而言是透明的（简单的讲,就是用户访问的是DR的IP,而DR转发给RSS,而用户不知道这个过程）

LVS的工作模式:

1.DNAT

2.直接路由

3.隧道

提供的优点：

1.高并发

2.高冗余

3.适用性,扩展服务器,缩减服务器,方便服务器扩展和收缩

LVS 的IP地址类型

1.VIP:虚拟IP地址,并不提供服务,而是将用户的请求转发到后方

2 RIP:真正IP地址,客户端真正提供服务的IP地址

3.DIP:调度IP地址,通常是和RIP相连的LVS的IP地址

4.CIP:客户端IP地址,用户请求时,用户的IP

流程：如下图

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LVS集群的类型：

1.LVS-NAT DNAT

2.LVS-DR 直接路由

3.LVS-TUN 隧道

下面我们详细说明这三种类型：

LVS-NAT模型原理

用户的请求和响应都需要经过Director

源地址,目标地址都需要经过转换,而目标地址转换是透明的

这种架构的扩展有限调度器,Director将处理所有的请求,压力比较大,扩展到10个结点就不行了

要求：

1.集群节点在同一个物理网络中,同一个子网或者VLAN

2.DIP和RIP只能在同一个网络（子网）中,不能跨越网段

3.RIP地址通常是私有地址

4.所有的RIP,以DIP为网关（地址转换）

5.NAT的地址可以做端口转换（比如80--à8080）

6.任何操作系统都可以做RIP

7.Director有可能成为整个系统的瓶颈

数据传输：

通过二层（数据链路层）转发（ARP）将DR的MAC地址转换成RIP的MAC地址（不是转变,而是转发）,这样就实现了数据的传输,在RSS响应后,再将RSS的MAC地址转换成RIP的MAC地址.

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LVS-DR模型原理

用户的请求经过Director,而realserver在响应的使用直接返回请求（图有问题,有可能设的网关不同,还存在一台路由器）

需要配置iptables规则,拒绝响应MAC地址转换,或者通过修改LINUX内核响应

优点：它比NAT少了一个地址转换,响应速度更快

特点

1.处于同一个物理网络中（连在同一个交换机上）

2.RIP可以使用公网地址（建议使用）

3.Director只转发请求,而realserver直接响应请求而不转发

4.集群节点的网关,不能指向DIP

5.不能做端口转换（不支持）

6.绝大多数的操作系统都可以实现realserver,而realserver需要同一个网卡配置多个Ip地址

7.DR模式的Director比NAT模式能够带动更多的节点

数据传输：

解决数据进入：

为了避免RS直接响应,给服务器的lo:0设置VIP地址,给本地网卡设置成CIP,这样RS就不会直接响应了,隐藏了RS

解决数据出去：

而默认情况下,Linux设置数据包从哪块网卡出去,源地址设为该网卡地址,通过添加一条特殊路由信息,如果目标地址是lo的VIP地址,那么出去的时候源地址设置为lo的地址.

路由信息的原理：

添加一条主机路由,将VIP的地址自己设置成一个网段,既子网掩码为255.255.255.255,这样VIP出去的时候没有比VIP更优的了,就成为最佳IP

在互联网上性能最佳的就是DR应用,但是有一个缺点,要求主机间距离比较近（比如一个机房）,如果发生天灾人祸,集群就完了,我们为了实现异地分布,要采用隧道比如VPN

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LVS-TUN模型原理：

虚拟隧道实现：

1.专线（加密）

2.二层：在MAC之外再加一层MAC

3.三层：源IP目标IP之

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