LVS入门

LVS是在Linux操作系统基础上建立虚拟服务器，实现服务节点之间的负载均衡。LVS主要是处理OSI模型中的4层消息包，根据一定的规则将请求直接转发到后端的服务处理节点，有较高转发效率。

         Virtual Server是Load Balancer和一组服务器的逻辑组合统称，使用服务者只需要与Virtual Server进行交互就可以获得高效的服务。真实服务器和Load Balancer通过高速ＬＡＮ进行交互。Load Balancer能够将请求分发到不同的服务端，在一个虚拟IP下并行处理多个请求。

 

 

 

 

 

 

Virtual Server三种模式介绍

Virtual Server有三种基于IP级别的负载均衡实现方式：IP address translation（NAT）、Direct routing、IP Tunneling。

         NAT(Network address translation)：由于IPV4的某些缺陷和安全原因，某些网段例如（10.0.0.0/255.0.0.0, 172.16.0.0/255.240.0.0 and 192.168.0.0/255.255.0.0）不能被用于互联网，因此常常被用作内部局域网，通过网络地址翻译的方式可以让这些网段的服务器访问互联网或者被互联网访问。网络地址翻译主要作用就是将一组ip地址映射到其他的一组ip地址，当映射比例为1:1的时候通常称作静态映射，而当映射地址为M:N(M>N)的时候（M为被映射地址数量，通常是内部ip），则成为动态映射。而对于Virtual Server的NAT模式来说，就是利用了NAT的特性，将内部的一组服务器通过映射到一个虚拟的IP，然后以一个外网虚拟服务节点的身份对外提供服务。

 

 

         上图是一个实际的NAT范例，对外的服务IP为202.103.106.5，内部建立了虚拟IP为172.16.0.1，然后将内部其他两台实际服务的服务器172.16.0.2，172.16.0.3映射到172.16.0.1这个虚拟IP。客户端向202.103.106.5发起请求服务，Load Balancer查看请求数据包，如果是请求目标地址是注册的虚拟IP及监听端口的时候，那么通过NAT按照一定算法选择某一台实体服务器，再重写报文目标地址，转发请求到实际的目标服务器，当目标服务器处理完毕以后，将处理结果返回给Load Balancer，由Load Balancer修改源地址，返回给客户端。

         IP Tunneling：IP管道技术是在IP报文上再次封装IP报文协议的一种技术。允许将一个目标为A的IP数据报文封装成为目标为B的IP数据报文，在特定的IP 管道中传输。

         上图就是IP Tunneling模式的运作原理。首先客户端还是通过访问对外的一个服务IP请求服务，当Load Balancer接受到请求以后，检查VIP注册信息，然后根据算法选择实际的一台后台服务器，通过IP管道封装技术对IP报文再次封装，然后将消息通过IP管道转发到实际的服务器，实际的服务器通过解包处理请求，然后根据包体内实际的服务请求地址，将处理结果直接返回给客户端。

         Direct routing：利用Load Balancer和实际服务器共享同一VIP，简单的通过修改消息报体目标MAC地址，转发请求，然后再通过实际服务器配置VIP为本地回环，直接处理消息报文，而不再转发，当处理完以后，直接将处理结果返回给客户端。

 

 

 

 

         上图就是Direct Routing的运作流程，当外部请求到Load Balancer时，通过查找VIP注册信息，直接选择一台后端服务器作为新的目标地址，修改消息报文中的目标地址Mac地址，转发到目标服务器，目标服务器由于配置VIP在本地网卡回路中，因此直接处理消息，将处理完的结果直接返回给客户端。

 

Virtual Server三种模式的比较

         下表是官方整理出的关于Virtual Server三种不同模式的区别：

 

 

NAT

TUNNEL

DR

服务器要求

无要求

需要支持IP管道

无 arp组件（当前也有补丁）

网络要求

Private

LAN/WAN

LAN

可支持后端服务器节点数

较少（10-20）

较多

较多

服务网关

Load Balancer

本身

本身

 

NAT：根据其实现原理，可以知道这种模式对于操作系统，网络都没有太多的要求和约束，但是由于消息需要打解包，同时消息的响应都必须经过Load Balancer，因此Load Balancer自身成为了瓶颈，这样一个Load Balancer能够支持的后端服务节点数量就有限了。当然可以采用混合模式来解决这个问题，也就是通过TUNNEL或者DR模式作为前端模式串联起多个NAT模式Balancer。

TUNNEL：这种模式要求操作系统支持IP Tunnel，通过对IP报文再次封装转发，达到负载均衡的目的。设计这种模式的初衷是考虑，对于互联网很多服务来说，服务请求数据量和返回数据量是不对称的，返回的数据往往要远远大于请求的数据量，因此如果请求和返回都走Load Balancer会大量占用带宽，影响处理能力。IP Tunnel设计中请求是通过Load Balancer，但是返回是直接返回到客户端的，因此节省了返回的带宽，提高了请求处理的能力。

DR：这种模式要求Load Balancer和后端服务器处于同一个局域网段。DR模式处理消耗最小，消息转发和回复基本没有损耗，因此效率应该是最高的，但是约束是相对来说最多的。

转载：http://blog.csdn.net/cenwenchu79/article/details/4409239