描述LVS的工作原理

一、LVS结构

  LVS由前端的负载均衡器(Load Balancer,LB)和后端的真实服务器(Real Server,RS)群组成。RS间可通过局域网或广域网连接。LVS的这种结构对用户是透明的,用户只能看见一台作为LB的虚拟服务器(Virtual Server),而看不到提供服务的RS群。当用户的请求发往虚拟服务器,LB根据设定的包转发策略和负载均衡调度算法将用户请求转发给RS。RS再将用户请求结果返回给用户。
  

二、LVS内核

LVS内核.png

1.当客户端的请求到达负载均衡器的内核空间时,首先会到达prerouting链。

2.当内核发现请求数据包的目的地址是本机时,将数据包送往input链。

3.LVS由用户空间的ipvsadm和内核空间的ipvs组成,ipvsadm用来定义规则,ipvs利用ipvsadm定义的规则工作,ipvs工作在input链上,当数据包到达input链时,首先会被ipvs检查,如果数据包里面的目的地址及端口没有在规则里面,那么这条数据包将被放行至用户空间。

4.如果数据包里面的目的地址及端口在规则里面,那么这条数据报文将被修改目的地址为事先定义好的后端服务器,并送往postrouting链。

5.最后经由postrouting链发往后端服务器。

三、LVS工作模式

1、NAT模式

LV-NAT.png

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(客户端IP),后面统称为CIP),目标地址为VIP(负载均衡器前端地址,后面统称为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目标地址改为了后端服务器的RIP地址并将报文根据算法发送出去。

③.报文送到Real Server后,由于报文的目标地址是自己,所以会响应该请求,并将响应报文返还给LVS。

④.然后lvs将此报文的源地址修改为本机并发送给客户端。 

在NAT模式中,RIP和DIP必须在同一个VLAN,且应该使用私有地址,Real Server的网关必须指向LVS,否则报文无法送达客户端。

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Director 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、DR模式,直接路由模式

LVS-DR.png

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(通过内核参数开关或arptables),lo接口配置别名为VIP。要求负载均衡器的网卡DIP必须与物理网卡在同一个物理网络(同一个交换机)上。RS服务器一般都全部是linux,也可以使用其他OS。

3、TUN模式,ip隧道模式

LVS-TUN.png

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不能在公网上出现。

VS必须是Linux,RS可以是任意支持隧道功能的OS。

4、FULLNAT模式

LV-FULLNAT.png

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,同时修改报文的源IP和目标IP。源IP改为DIP,目标IP改为RIP。

③.RS收到请求报文后,发现源IP是DIP,目标IP是自己,会响应该请求,并将响应报文返还给DIP。 

请求和响应报文都经过Director,支持端口映射。VS必须是linux,RS可以是任意OS。

原创文章,作者:N22-深圳-晓志,如若转载,请注明出处:http://www.178linux.com/40719

(0)
N22-深圳-晓志N22-深圳-晓志
上一篇 2016-08-29 09:01
下一篇 2016-08-29 09:01

相关推荐

  • 总考十分的学习宣言

    目标:按照学习线路图完成所有视频的学习,完成每一次的博客作业及云学堂考试,成功转型互联网运维。 宣言:我一定要转型互联网运维工程师,并在这个领域不断坚持耕耘下去,成为行业的专家,拿高薪,挣so much money,可以有钱去看看世界,去台湾环岛,去日本爬天空树,去北欧看极光,去南极看企鹅,去看盐湖和大象,去非洲看动物迁徙。一生的时间是有限的,在有限的时间里…

    Linux干货 2016-10-24
  • 马哥教育网络班22期+第8周课程练习

    1、请描述网桥、集线器、二层交换机、三层交换机、路由器的功能、使用场景与区别。 网桥:是连接两个局域网的基于MAC地址数据存储转发设备,工作于数据链路层 集线器:所有端口处于同一个广播域和冲突域中,带宽共享,工作于物理层 二层交换机:多端口网桥,一个端口一个冲突域,默认所有端口位于同一个广播域中,可以划分vlan,隔离广播域,带宽独享 三层交换机:具有路由功…

    Linux干货 2016-10-17
  • N21天天第十四周课程练习

    系统的INPUT和OUTPUT默认策略为DROP; #把默认策略设置为DROP [root@localhost ~]# iptables -P INPUT DROP [root@localhost ~]# iptables -P OUTPUT DROP 1、限…

    Linux干货 2016-12-05
  • centos7 yum源仓库网络共享

    一般yum源仓库需要两部分组成,一部分为rpm程序包,另一个就是repodata元数据组成。制作一个简单的网络共享yum源仓库,在制作网络共享服务器需要事先配备好你的yum源,以方便使用 1.安装网络共享yum源仓库服务 以ftp为例: (1)在centos7中是否有ftp,用rpm -q 对vsftpd程序包查看 [root@local…

    Linux干货 2017-04-23
  • 将两个局域网用openvpn连接起来

    考虑到我们做集群的时候需要用到可能有20台机器,可能我的要求跟别人的不一样的,我需要做20台左右的集群,不仅仅是会,而且需要非常熟练的搭建,最后通过脚步一键自动化部署安装。 目前我有两台电脑,一台可以运行7台,另一台可以运行12台左右,刚好可以满足的我的要求,但是我两台电脑都是设置的nat模式的网络,为什么我非要配置nat模式呢,根据集群架构思想,为了保证架…

    Linux干货 2017-05-01
  • iptables总结

    iptables简称为包过滤型防火墙一般分为2种:     1,主机防火墙:主机防火墙是用来防止本主机内的应用服务被攻击所需要保护的防火墙     2,网络防火墙:做为想路由功能的防火墙凡是进过此服务器的数据包都要进行规则匹配 iptables的架构由功能和链组成  &…

    Linux干货 2016-12-05

评论列表(1条)

  • 马哥教育
    马哥教育 2016-08-30 12:38

    图文并茂,原理解析的很明了,加油