LVS基本介绍

浅浅的花香味﹌ 2022-01-13 02:05 175阅读 0赞

首先向章文嵩先生致敬  
Linux Virtual Server,也就是Linux虚拟服务器，,称LVS  
  
一、LVS 概述  
LVS是Linux内核的一部分,因此性能高  
Linux虚拟服务器(即分发器或调度器director):  
它不真正提供服务,但它接受客户的访问,为整个集群提供一个唯一的入口。虚拟服务器再和真实服务器通信。  
真实服务器(Real Server):  
它真正提供服务,集群中每个Real Server可以是一台物理主机,也可以是虚拟机。  
LVS相关术语  
 DS(或DR) ：Director Server调度服务器。指的是前端负载均衡器节点。(相当于餐厅服务员)  
RS ：Real Server。后端真实的工作服务器。(相当于餐厅的厨师)  
VIP：Virtual IP虚拟IP，是指向外部直接面向用户请求,作为用户请求的目标的IP地址。(外网IP地址)(相当于餐厅服务员的左手)  
DIP：Director Server IP调度服务器IP,主要用于和内部主机通讯的IP地址。(内网IP地址)(相当于餐厅服务员的右手)  
RIP：Real Server IP,后端服务器的IP地址。  
CIP：Client IP,客户端的IP地址。  
  
注意：LVS调度器需要有两块网卡，一块是对外(WAN口)的网卡，一块是对内(LAN口)的网卡。  
  
客人到餐厅吃饭的点餐流程：  
食客(Client)－－－>\[网卡1：VIP\]服务员(DS/DR)\[网卡2：DIP\]－－－>后厨的厨师(RS)  
  
二、LVS三种模式  
VS/NAT： 网络地址转换模式, 进站/出站的数据流量经过分发器。NAT模式是通过修改客户请求数据包中的端口号、IP地址来实现负载均衡。  
VS/DR ： 直接路由模式,只有进站的数据流量经过分发器(数据链路层负载均衡,因为他修改的是目的mac地址)  
VS/TUN： 隧道模式,只有进站的数据流量经过分发器  
full-nat :  
  
三、LVS基本工作原理  
![file://C:\\Users\\admin\\AppData\\Local\\Temp\\ct\_tmp/1.png][file_C_Users_admin_AppData_Local_Temp_ct_tmp_1.png]  
LVS的工作过程原理  
1. 当用户向负载均衡调度器（Director Server）发起请求,调度器将请求发往至linux的内核(kernel)空间  
2. PREROUTING链(路由前)首先会接收到用户请求,判断目标IP确定是本机IP,将数据包发往INPUT链  
3. IPVS(ip virtual service)是工作在INPUT链上的,当用户请求到达INPUT时,IPVS会将用户请求和自己已定义好的集群服务(即LVS上用ipvsadm命令定义的负载均衡列表)进行比对,如果用户请求的就是定义的集群服务,那么此时IPVS会强行修改数据包里的目标IP地址及端口,并将新的数据包发往POSTROUTING链(路由后)  
4. POSTROUTING链接收数据包后发现目标IP地址刚好是自己的后端服务器,那么此时通过选路(即路由选择),将数据包最终发送给后端的服务器  
  
四、`LVS 三种工作模式原理以及优缺点比较`  
1、NAT模式(VS-NAT)  
 原理：就是把客户端发来的数据包的IP头的目的地址,在负载均衡器上换成其中一台RS的IP地址,并发至此RS来处理,RS处理完成后把数据交给经过负载均衡器,负载均衡器再把数据包的原IP地址改为自己的IP,将目的地址改为客户端IP地址即可｡期间,无论是进来的流量,还是出去的流量,都必须经过负载均衡器｡  
优点：集群中的物理服务器可以使用任何支持TCP/IP操作系统,只有负载均衡器需要一个合法的IP地址。  
缺点：扩展性有限。当服务器节点(普通PC服务器)增长过多时,负载均衡器将成为整个系统的瓶颈,因为所有的请求包和应答包的流向都经过负载均衡器。当服务器节点过多时,大量的数据包都交汇在负载均衡器那,速度就会变慢！  
  
2、直接路由模式(VS-DR)  
原理：负载均衡器和RS都使用同一个IP对外服务｡但只有DR对ARP请求进行响应,所有RS对本身这个IP的ARP请求保持静默｡也就是说,网关会把对这个服务IP的请求全部定向给DR,而DR收到数据包后根据调度算法,找出对应的RS,把目的MAC地址改为RS的MAC(因为IP一致)并将请求分发给这台RS｡这时RS收到这个数据包,处理完成之后,由于IP一致,可以直接将数据返给客户,则等于直接从客户端收到这个数据包无异,处理后直接返回给客户端｡由于负载均衡器要对二层包头进行改换,所以负载均衡器和RS之间必须在一个广播域,也可以简单的理解为在同一台交换机上｡  
优点：和TUN(隧道模式)一样,负载均衡器也只是分发请求,应答包通过单独的路由方法返回给客户端。与VS-TUN相比,VS-DR这种实现方式不需要隧道结构,因此可以使用大多数操作系统做为物理服务器。  
缺点：(不能说缺点,只能说是不足)要求负载均衡器的网卡必须与物理网卡在一个物理段上。  
  
3、IP隧道模式(VS-TUN)  
原理：首先要知道,互联网上的大多Internet服务的请求包很短小,而应答包通常很大。那么隧道模式就是,把客户端发来的数据包,封装一个新的IP头标记(仅目的IP)发给RS,RS收到后,先把数据包的头解开,还原数据包,处理后,直接返回给客户端,不需要再经过负载均衡器｡注意,由于RS需要对负载均衡器发过来的数据包进行还原,所以说必须支持IPTUNNEL协议｡所以,在RS的内核中,必须编译支持IPTUNNEL这个选项  
优点：负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器,而RS将应答包直接发给用户。所以,减少了负载均衡器的大量数据流动,负载均衡器不再是系统的瓶颈,就能处理很巨大的请求量,这种方式,一台负载均衡器能够为很多RS进行分发。而且跑在公网上就能进行不同地域的分发。  
缺点：隧道模式的RS节点需要合法IP,这种方式需要所有的服务器支持”IP Tunneling”(IP Encapsulation)协议,服务器可能只局限在部分Linux系统上。  
  
三种LVS负载均衡技术的特点归纳以下表：

<table>       
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>点击这里</th> 
   <th>点击这里</th> 
   <th>点击这里</th> 
   <th>点击这里</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><br></td> 
   <td>VS/NAT</td> 
   <td>VS/TUN</td> 
   <td>VS/DR</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>服务器操作系统　</td> 
   <td>任意</td> 
   <td>支持隧道</td> 
   <td>多数（支持Non-arp）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>服务器网络</td> 
   <td>私有网络</td> 
   <td>局域网/广域网</td> 
   <td>局域网</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>服务器数目（100M网络）</td> 
   <td>10~20</td> 
   <td>100</td> 
   <td>大于100</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>服务器网关　</td> 
   <td>负载均衡器</td> 
   <td>自己的路由</td> 
   <td>自己的路由</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>效率</td> 
   <td>一般</td> 
   <td>高</td> 
   <td>最高</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

转载于:https://blog.51cto.com/14252267/2366953

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