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Linux LVS的四种工作模式

背对背依靠 2023-03-28 原文

LVS：

lvs是一个负载调度器，由内核集成，性能强大，支持百万计并发。

LVS集群的相关概念：

  • VS：虚拟服务器，指LVS服务器自身

  • RS：提供服务的服务器

  • CIP：客户端ip地址

  • VIP：lvs服务器对外发布的ip地址，用户通过vip访问集群

  • DIP：LVS连内网的ip地址叫DIP，用于接收用户请求的ip叫做VIP

用户访问流程：
  客户端通过 CIP--->VIP--->DIP---->RIP

LVS的四种工作模式：

  • lvs-nat：修改请求报文的目标IP,多目标IP的DNAT

  • lvs-dr：操纵封装新的MAC地址

  • lvs-tun：在原请求IP报文之外新加一个IP首部

  • lvs-fullnat：修改请求报文的源和目标IP

LVS的NAT工作模式：

NAT：

NAT：网络地址转发，NAT分为SNAT和DNAT

  • SNAT：内部网络的报文发送出去时，报文的源IP会被修改，也就是源地址转换

  • DNAT：外部网络的报文响应时，响应报文的目标IP会再次被修改，也就是目标地址转换

区别：外网向内网发起请求就是DNAT，内网向外网发送请求就是SNAT

LVS-NAT：

lvs-nat：本质是多目标IP的DNAT，转发的ip和端口可以映射到不同的机器上。

工作流程：

发送报文请求时：CIP发送请求报文到VIP，通过lvs的DIP发送请求出去的时候将目标ip和port更改为内部网络的某一个rs的RIP。

回应报文请求时：RIP发送响应报文的时候，源地址和端口是自身的信息，经过lvs的时候，lvs的VIP将源ip和端口替换为自己的，最后发送给CIP

说明：

  • RIP和DIP要位于同一网络

  • 响应报文需要原路返回会造成lvs负载加大

  • VS必须是linux系统,RS可以是任意系统

LVS的DR工作模式

DR：Direct Routing，直接路由，LVS的默认模式，不更改报文的端口和ip信息，而是通过为请求报文重新封装一个MAC地址进行转发。

工作流程：

CIP通过VIP发送请求给lvs的时候，请求报文的源MAC改为lsv的DIP网卡的MAC地址，目标MAC是局域网中选择的一RS的RIP地址，因为每个RS上都有一个VIP，所有VIP都一样，所以RS就可以直接通过VIP将响应报文发送给CIP

说明：

  • RS都有一个和lvs相同的VIP

  • 需要确保CIP向VIP发送请求的时候是发送给lvs（因为每个rs都有和lvs一样的vip）

  • RS的RIP可以使用私网地址，也可以是公网地址；RIP与DIP在同一IP网络；RIP的网关不能指向DIP，以确保响应报文不会经由Director

  • lvs和rs需要处于同一个物理网络

确保CIP向VIP发送请求报文的时候发送给lvs的方法：

方法一：在路由器上配置arp绑定。设置ip和mac得静态绑定，查询到对应得mac，就把对应得mac解析为ip。

方法二：关闭RS得arp应答功能，请求报文要经由Director（lvs服务器），但响应报文不经由Director，而由RS直接发往Client

arp特殊报文：免费arp，用来探测网络中是否存在地址冲突。

arp响应和主动讯问：

响应：当接收到arp报文的时候，主机会进行回应，通过ip地址得到mac地址

主动讯问：主机会主动向外告诉别人自己的ip对应的mac地址

通过更改RS的内核参数实现：

#将VIP绑定在回环网卡上，通过设置内核的参数实现不响应arp报文和静默模式。
#不响应arp的免费报文
[root@data_server ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
0

#是否开启静默
[root@data_server ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce 
0

LVS的TUN模式

相当于可以不处于同一物理网络的DR模式

工作流程：
不修改报文的原ip信息，而是在加一个IP首部（源：DIP,目标：RIP），RS处理完请求以后直接发送给CIP。因为TUN的RS上也是有VIP。

特点：

  • RIP和DIP可以不处于同一物理网络中，RS的网关一般不能指向DIP,且RIP可以和公网通信。也就是说集群节点可以跨互联网实现。DIP, VIP, RIP可以是公网地址

  • RS的操作系统需要支持隧道功能

LVS的FULLNAT模式：

工作流程：

通过同时修改请求报文的源IP地址和目标IP地址进行转发，请求报文通过CIP访问lvs的时候，将源地址由CIP替换为DIP，目标地址替换为RIP，RS的响应报文园路返回。

NAT模式只会修改目标地址

特点：

  • VIP是公网地址，RIP和DIP是私网地址，且通常不在同一IP网络；因此，RIP的网关一般不会指向DIP

  • RS收到的请求报文源地址是DIP，因此，只需响应给DIP；但Director（lvs服务器）还要将其发往Client

  • 请求和响应报文都经由Director（lvs服务器），支持端口映射

注意：此类型kernel默认不支持，需要修改内核代码才可以实现。

LVS四种工作模式的比较：

  • NAT：DIP与RIP在同一IP网络；RIP的网关要指向DIP，以确保响应报文经Director（lvs服务器）

  • DR：DIP与RIP在同一IP网络；RIP的网关不能指向DIP，以确保响应报文不会经Director（速度最快、效率最高。）

  • TUN：RIP和DIP可以不处于同一物理网络中，RS的网关一般不能指向DIP,且RIP可以和公网通信。

  • FULLNAT：RIP和DIP未必在同一IP网络，但要能通信

LinuxLVSlilvs公网

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