LVS三种调度模式

zhangbinmy

一、NAT模式-网络地址转换
1、NAT模式简介：
NAT模式是通过网络地址转换的方法来实现调度的。
首先调度器(LB)接收到客户的请求数据包时（请求的目的IP为VIP），根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器（RS）。
然后调度就把客户端发送的请求数据包的目标IP地址及端口改成后端真实服务器的IP地址（RIP）,这样真实服务器（RS）就能够接收到客户的请求数据包了。
真实服务器响应完请求后，查看默认路由（NAT模式下我们需要把RS的默认路由设置为LB服务器。）把响应后的数据包发送给LB
LB再接收到响应包后，把包的源地址改成虚拟地址（VIP）然后发送回给客户端。
调度过程IP包详细图：

2、NAT原理图：
1)客户端请求数据，目标IP为VIP发送到LB上。
2)请求数据到达LB服务器，LB根据调度算法将目的地址修改为RIP地址及对应端口（此RIP地址是根据调度算法得出的。）并在连接HASH表中记录下这个连接。
3)数据包从LB服务器到达RS服务器webserver，然后webserver进行响应。Webserver的网关必须是LB，然后将数据返回给LB服务器。
4)收到RS的返回后的数据，根据连接HASH表修改源地址VIP&目标地址CIP，及对应端口80.然后数据就从LB出发到达客户端。
5)客户端收到的就只能看到VIP\DIP信息。
3、NAT模式优缺点：
1)NAT技术将请求的报文和响应的报文都需要通过LB进行地址改写，因此网站访问量比较大的时候LB负载均衡调度器有比较大的瓶颈，一般要求最多之能10-20台节点
2)只需要在LB上配置一个公网IP地址就可以了。
3)每台内部的节点服务器的网关地址必须是调度器LB的内网地址。
4)NAT模式支持对IP地址和端口进行转换。即用户请求的端口和真实服务器的端口可以不一致。
二、TUN模式
1、TUN模式简介：
采用NAT模式时，由于请求和响应的报文必须通过调度器地址重写。当客户请求越来越多时，调度器处理能力将成为瓶颈。
为了解决这个问题，调度器把请求的报文通过IP隧道转发到真实的服务器。真实的服务器将响应处理后的数据直接返回给客户端。这样调度器就只处理请求入站报文。
由于一般网络服务应答数据比请求报文大很多，采用VS/TUN模式后，集群系统的最大吞吐量可以提高10倍。
调度过程IP包详细图：

2、TUN模式原理图过程简述：
1）客户请求数据包，目标地址VIP发送到LB上。
2）LB接收到客户请求包，进行IP Tunnel封装。即在原有的包头加上IP Tunnel的包头。然后发送出去。
3）RS节点服务器根据IP Tunnel包头信息（此时就又一种逻辑上的隐形隧道，只有LB和RS之间懂）收到请求包，然后解开IP Tunnel包头信息，得到客户的请求包并进行响应处理。
4）响应处理完毕之后，RS服务器使用自己的出公网的线路，将这个响应数据包发送给客户端。源IP地址还是VIP地址。（RS节点服务器需要在本机配置VIP）
3、TUN模式优缺点：
优点：负载均衡器只负责将请求包分发给物理服务器，而物理服务器将应答包直接发给用户。
所以，这种方式负载均衡器能处理很大的请求量，负载均衡器不再是系统的瓶颈。
不足：这种方式需要所有的服务器支持"IP Tunneling"(IP Encapsulation)协议，已知的仅在Linux系统上实现了这个。
三、DR模式
1、DR模式简介：
DR模式是通过改写请求报文的目标MAC地址，将请求发给真实服务器的。而真实服务器响应后的处理结果直接返回给客户端用户。
同TUN模式一样，DR模式可以极大的提高集群系统的伸缩性。
而且DR模式没有IP隧道的开销，对集群中的真实服务器也没有必要必须支持IP隧道协议的要求。
但是要求调度器LB与真实服务器RS都有一块网卡连接到同一物理网段上，必须在同一个局域网环境。
调度过程IP包详细图：

2、DR模式原理图过程简述：
它的连接调度和管理与NAT和TUN中的一样，它的报文转发方法和前两种不同。DR模式将报文直接路由给目标真实服务器。
1）客户请求数据包，目标地址VIP发送到LB上。
2）在DR模式中，调度器根据调度算法选择一台服务器，将请求报文的数据帧的目标MAC地址改为真实服务器的MAC地址。(不修改目标IP地址和目标端口，也不封装IP报文)
3）然后再将修改的数据帧在服务器组的局域网上发送。因为数据帧的MAC地址是真实服务器的MAC地址，并且又在同一个局域网。那么根据局域网的通讯原理，真实服务器是一定能够收到由LB发出的数据包。
4）真实服务器接收到请求数据包的时候，解开IP包头查看到的目标IP是VIP。（此时只有自己的IP符合目标IP才会接收进来，所以我们需要在本地的回环接口上面配置VIP）
注意：由于网络接口都会进行ARP广播响应，但集群的其他机器都有这个VIP的lo接口，都响应就会冲突。所以我们需要把真实服务器的lo接口的ARP响应关闭掉。
5）然后真实服务器做成请求响应，之后根据自己的路由信息将这个响应数据包发送回给客户，并且源IP地址还是VIP。
3、DR模式小结：
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。
4、DR模式优缺点：
优点：和VS－TUN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。
不足：MAC地址通信，要求负载均衡器的网卡必须与物理网卡在一个物理段上