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企业实战-lvs（一）

分类: 文章 • 2023-11-10 11:20:10

简介

LVS是Linux Virtual Server的简称，也就是Linux虚拟服务器。这是-个由章文嵩博士发起的一个开源项目，它的官方网是http://www.linuxvirtualserver.org现在LVS已经是Linux内核标准的一部分。使用LVS可以达到的技术标是:通过LVS达到的负载均衡技术和Linux操作系统实现一个高性能高可用的Linux服务器集群，它具有良好的靠性、可扩展性和可操作性。从而以低廉的成本实现最优的性能

基本工作原理

企业实战-lvs（一）
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内核空间
2. PREROUTING链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
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，将数据包最终发送给后端的服务器

lvs的组成

LVS由2部分程序组成，包括ipvs和ipvsadm。
1.ipvs(ip virtual server): 一段代码工作在内核空间，叫ipvs，是真正生效实现调度的代码。
2. ipvsadm:另外一段是工作在用户空间，叫ipvsadm,负责为ipvs内核框架编写规则，定义谁是集群服务，而谁是后端真实的服务器(Real Server)

LVS相关术语

  1. DS: Director Server。指的是前端负载均衡器节点。
  2. RS: Real Server。 后端真实的工作服务器。
  3. VIP:向外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标的IP地址。
  4. DIP: Director Server IP，主要用于和内部主机通讯的IP地址。
  5. RIP: Real Server IP，后端服务器的IP地址。
  6. CIP: Client IP，访问客户端的IP地址

LVS/NAT原理和特点

企业实战-lvs（一）

(a).当用户请求到达Director Server,此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。此时报文的源
IP为CIP，目标IP为VIP
(b). PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机，将数据包送至INPUT链
©. IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，修改数据包的目标IP地址为后端服务器IP，然后将数据包发至POSTROUTING链。此时报文的源IP为CIP， 目标IP为RIP
(d). POSTROUTING链通过选路，将数据包发送给RealServer
(e). Real Server比对发现目标为自己的IP，开始构建响应报文发回给Director Server。此时报文的源IP为RIP，目标IP为CIP
(f). Director Serve r在响应客户端前，此时会将源IP地址修改为自己的VIP地址，然后响应给客户端。此时报文的源IP为VIP，目标IP为CIP

LVS-NAT模型的特性
RS的网关必须指向DIP
DIP和RIP必须在同一个网段内
请求和响应报文都需要经过Director Server,高负载场景中，Director Server易成为性能瓶颈
RS可以使用任意操作系统
缺陷:对Director Server压力会比较大，请求和响应都需经过director serve r

LVS/DR原理和特点

重点将请求报文的目标MAC地址设定为挑选出的RS的MAC地址
企业实战-lvs（一）
(a)当用户请求到达Director Server,此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。 此时报文的源IP为CIP， 目标IP为VIP
(b) PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机，将数据包送至INPUT链
© IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，将请求报文中的源MAC地址修改为DIP的MAC地址，将目标MAC地址修改RIP的MAC地址，然后将数据包发至POSTROUTING链。 此时的源IP和目的IP均未修改，仅修改了源MAC地址为DIP的MAC地址， 目标MAC地址为RIP的MAC地址
(d)由于DS和RS在同一个网络中，所以是通过二层来传输。POSTROUTING链检查目标MAC地址为RIP的M AC地址，那么此时数据包将会发至Real Server。
(e) RS发现请求报文的MAC地址是自己的MAC地址，就接收此报文。处理完成之后，将响应报文通过lo接口传送给eth0网卡然后向外发出。此时的源IP地址为VIP， 目标IP为CIP
(f)响应报文最终送达至客户端

LVS-DR模型的特性
特点1:保证前端路由将目标地址为VIP报文统统发给Director Server,而不是RS
RS跟Director Server必须在同一个物理网络中
所有的请求报文经由Director Server,但响应报文必须不能进过Director Server
不支持地址转换，也不支持端口映射
RS可以是大多数常见的操作系统
RS的网关绝不允许指向DIP（因为我们不允许他经过director）RS.上的Io接口配iVIP的IP地址
缺陷: RS和DS必须在同一机房中

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