LVS NAT 模式

news2024/11/24 3:00:30

1.3.2. LVS DR 模式模式（局域网改写（局域网改写 mac 地址）

①.客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是 CIP，目标地址为 VIP。
②.负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将客户端请求报文的源
MAC地址改为自己DIP的MAC地址，目标MAC改为了RIP的MAC地址，并将此包发送给RS。
③.RS 发现请求报文中的目的 MAC 是自己，就会将次报文接收下来，处理完请求报文后，将响应
报文通过 lo 接口送给 eth0 网卡直接发送给客户端。
注意：需要设置 lo 接口的 VIP 不能响应本地网络内的 arp 请求。
总结：
1、通过在调度器 LB 上修改数据包的目的 MAC 地址实现转发。注意源地址仍然是 CIP，目的地址
仍然是 VIP 地址。
2、请求的报文经过调度器，而 RS 响应处理后的报文无需经过调度器 LB，因此并发访问量大时使
用效率很高（和 NAT 模式比）
3、因为 DR 模式是通过 MAC 地址改写机制实现转发，因此所有 RS 节点和调度器 LB 只能在一个
局域网里面
4、RS 主机需要绑定 VIP 地址在 LO 接口（掩码 32 位）上，并且需要配置 ARP 抑制。
5、RS 节点的默认网关不需要配置成 LB，而是直接配置为上级路由的网关，能让 RS 直接出网就
可以。

6、由于 DR 模式的调度器仅做 MAC 地址的改写，所以调度器 LB 就不能改写目标端口，那么 RS
服务器就得使用和 VIP 相同的端口提供服务。
7、直接对外的业务比如 WEB 等，RS 的 IP 最好是使用公网 IP。对外的服务，比如数据库等最好
使用内网 IP。
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。
DR 模式的效率很高，但是配置稍微复杂一点，因此对于访问量不是特别大的公司可以用
haproxy/nginx取代。日1000-2000W PV或者并发请求1万一下都可以考虑用haproxy/nginx。
缺点：
所有 RS 节点和调度器 LB 只能在一个局域网里面

1.3.3. LVS TUN 模式模式（（IP 封装、封装、）

①.客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是 CIP，目标地址为 VIP。
②.负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将在客户端请求报文的
首部再封装一层 IP 报文,将源地址改为 DIP，目标地址改为 RIP,并将此包发送给 RS。
③.RS 收到请求报文后，会首先拆开第一层封装,然后发现里面还有一层 IP 首部的目标地址是自己
lo 接口上的 VIP，所以会处理次请求报文，并将响应报文通过 lo 接口送给 eth0 网卡直接发送给客
户端。
注意：需要设置 lo 接口的 VIP 不能在共网上出现。

总结：
1.TUNNEL 模式必须在所有的 realserver 机器上面绑定 VIP 的 IP 地址
2.TUNNEL 模式的 vip ------>realserver 的包通信通过 TUNNEL 模式，不管是内网和外网都能通
信，所以不需要 lvs vip 跟 realserver 在同一个网段内。
3.TUNNEL 模式 realserver 会把 packet 直接发给 client 不会给 lvs 了
4.TUNNEL 模式走的隧道模式，所以运维起来比较难，所以一般不用。
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。

1.3.4. LVS FULLNAT 模式

无论是 DR 还是 NAT 模式，不可避免的都有一个问题：LVS 和 RS 必须在同一个 VLAN 下，否则
LVS 无法作为 RS 的网关。这引发的两个问题是：
1、同一个 VLAN 的限制导致运维不方便，跨 VLAN 的 RS 无法接入。
2、LVS 的水平扩展受到制约。当 RS 水平扩容时，总有一天其上的单点 LVS 会成为瓶颈。
Full-NAT 由此而生，解决的是 LVS 和 RS 跨 VLAN 的问题，而跨 VLAN 问题解决后，LVS 和 RS
不再存在 VLAN 上的从属关系，可以做到多个 LVS 对应多个 RS，解决水平扩容的问题。
Full-NAT 相比 NAT 的主要改进是，在 SNAT/DNAT 的基础上，加上另一种转换，转换过程如下：

1. 在包从 LVS 转到 RS 的过程中，源地址从客户端 IP 被替换成了 LVS 的内网 IP。内网 IP 之间
可以通过多个交换机跨 VLAN 通信。目标地址从 VIP 修改为 RS IP.
2. 当 RS 处理完接受到的包，处理完成后返回时，将目标地址修改为 LVS ip，原地址修改为 RS
IP，最终将这个包返回给 LVS 的内网 IP，这一步也不受限于 VLAN。
3. LVS 收到包后，在 NAT 模式修改源地址的基础上，再把 RS 发来的包中的目标地址从 LVS 内
网 IP 改为客户端的 IP,并将原地址修改为 VIP。
Full-NAT 主要的思想是把网关和其下机器的通信，改为了普通的网络通信，从而解决了跨 VLAN
的问题。采用这种方式，LVS 和 RS 的部署在 VLAN 上将不再有任何限制，大大提高了运维部署的便利性。
总结
1. FULL NAT 模式不需要 LBIP 和 realserver ip 在同一个网段；
2. full nat 因为要更新 sorce ip 所以性能正常比 nat 模式下降 10%

1.4. Keepalive

keepalive 起初是为 LVS 设计的，专门用来监控 lvs 各个服务节点的状态，后来加入了 vrrp 的功
能，因此除了 lvs，也可以作为其他服务（nginx，haproxy）的高可用软件。VRRP 是 virtual
router redundancy protocal（虚拟路由器冗余协议）的缩写。VRRP 的出现就是为了解决静态路
由出现的单点故障，它能够保证网络可以不间断的稳定的运行。所以 keepalive 一方面具有 LVS
cluster node healthcheck 功能，另一方面也具有 LVS director failover。

1.5. Nginx 反向代理负载均衡

普通的负载均衡软件，如 LVS，其实现的功能只是对请求数据包的转发、传递，从负载均衡下的节
点服务器来看，接收到的请求还是来自访问负载均衡器的客户端的真实用户；而反向代理就不一

样了，反向代理服务器在接收访问用户请求后，会代理用户重新发起请求代理下的节点服务器，
最后把数据返回给客户端用户。在节点服务器看来，访问的节点服务器的客户端用户就是反向代
理服务器，而非真实的网站访问用户。

1.5.1. upstream_module 和健康检测

ngx_http_upstream_module 是负载均衡模块，可以实现网站的负载均衡功能即节点的健康检
查，upstream 模块允许 Nginx 定义一组或多组节点服务器组，使用时可通过 proxy_pass 代理方
式把网站的请求发送到事先定义好的对应 Upstream 组的名字上。

1.5.2. proxy_pass 请求转发

proxy_pass 指令属于 ngx_http_proxy_module 模块，此模块可以将请求转发到另一台服务器，
在实际的反向代理工作中，会通过 location 功能匹配指定的 URI，然后把接收到服务匹配 URI 的
请求通过 proyx_pass 抛给定义好的 upstream 节点池。