三种LVS负载均衡模式
LVS负载均衡模式---1.NAT模式
NAT用法本来是因为网络IP地址不足而把内部保留IP地址通过映射转换成公网地址的一种上网方式(原地址NAT)?如果把NAT的过程稍微变化,就可以成为负载均衡的一种方式?原理其实就是把从客户端发来的IP包的IP头目的地址在DR上换成其中一台REALSERVER的IP地址并发至此REALSERVER,而REALSERVER则在处理完成后把数据经过DR主机发回给客户端,DR在这个时候再把数据包的原IP地址改为DR接口上的IP地址即可?期间,无论是进来的流量,还是出去的流量,都必须经过DR?
LVS负载均衡模式---2.IP隧道模式
隧道模式则类似于×××的方式,使用网络分层的原理,在从客户端发来的数据包的基础上,封装一个新的IP头标记(不完整的IP头,只有目的IP部)发给REALSERVER,REALSERVER收到后,先把DR发过来的数据包的头给解开,还原其数据包原样,处理后,直接返回给客户端,而不需要再经过DR?需要注意的是,由于REALSERVER需要对DR发过来的数据包进行还原,也就是说必须支持IPTUNNEL协议?所以,在REALSERVER的内核中,必须编译支持IPTUNNEL这个选项?IPTUNNEL也在Net working options里面?
LVS负载均衡模式---3.直接路由模式
直接路由模式比较特别,很难说和什么方面相似,前2种模式基本上都是工作在网络层上(三层),而直接路由模式则应该是工作在数据链路层上(二层)?其原理为,DR和REALSERVER都使用同一个IP对外服务?但只有DR对ARP请求进行响应,所有REALSERVER对本身这个IP的ARP请求保持静默?也就是说,网关会把对这个服务IP的请求全部定向给DR,而DR收到数据包后根据调度算法,找出对应的REALSERVER,把目的MAC地址改为REALSERVER的MAC并发给这台REALSERVER?这时REALSERVER收到这个数据包,则等于直接从客户端收到这个数据包无异,处理后直接返回给客户端?由于DR要对二层包头进行改换,所以DR和REALSERVER之间必须在一个广播域,也可以简单的理解为在同一台交换机上?
LVS负载均衡的八种调度算法：
1.轮叫调度(Round-RobinScheduling) rr ** 调度器通过"轮叫"调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上,它均等地对待每一台服务器,而不管服务器上实际的连接数和系统负载?
2.加权轮叫调度(WeightedRound-RobinScheduling) wrr
调度器通过"加权轮叫"调度算法根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求?这样可以保证处理能力强的服务器处理更多的访问流量?调度器可以自动问询真实服务器的负载情况,并动态地调整其权值?
3.最小连接调度(Least-ConnectionScheduling) lc
调度器通过"最少连接"调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上?如果集群系统的真实服务器具有相近的系统性能,采用"最小连接"调度算法可以较好地均衡负载?
4.加权最小连接调度(WeightedLeast-ConnectionScheduling) wlc
在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下,调度器采用"加权最少链接"调度算法优化负载均衡性能,具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载?调度器可以自动问询真实服务器的负载情况,并动态地调整其权值
5.基于局部性的最少链接(Locality-BasedLeastConnectionsScheduling) lblc
基于局部性的最少链接"调度算法是针对目标IP地址的负载均衡,目前主要用于Cache集群系统?该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址最近使用的服务器,若该服务器是可用的且没有超载,将请求发送到该服务器;若服务器不存在,或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载,则用"最少链接"的原则选出一个可用的服务器,将请求发送到该服务器?
6.带复制的基于局部性最少链接(Locality-BasedLeastConnectionswithReplicationScheduling) lblcr
带复制的基于局部性最少链接"调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡,目前主要用于Cache集群系统?它与LBLC算法的不同之处是它要维护从一个目标IP地址到一组服务器的映射,而LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射?该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务器组,按"最小连接"原则从服务器组中选出一台服务器,若服务器没有超载,将请求发送到该服务器,若服务器超载;则按"最小连接"原则从这个集群中选出一台服务器,将该服务器加入到服务器组中,将请求发送到该服务器?同时,当该服务器组有一段时间没有被修改,将最忙的服务器从服务器组中删除,以降低复制的程度
7.目标地址散列调度(DestinationHashingScheduling) dh
目标地址散列"调度算法根据请求的目标IP地址,作为散列键(HashKey)从静态分配的散列表找出对应的服务器,若该服务器是可用的且未超载,将请求发送到该服务器,否则返回空
8.源地址散列调度(SourceHashingScheduling) sh
源地址散列"调度算法根据请求的源IP地址,作为散列键(HashKey)从静态分配的散列表找出对应的服务器,若该服务器是可用的且未超载,将请求发送到该服务器,否则返回空
二.LVS的基本工作原理
- 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
- 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
- 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
- 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
三. LVS/NAT的原理
(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
(c). 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Real Server
(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 Server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
四. LVS/DR的原理
(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
(c) 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MAC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
五. LVS/Tun的原理
(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
(c) IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，在请求报文的首部再次封装一层IP报文，封装源IP为为DIP，目标IP为RIP。然后发至POSTROUTING链。 此时源IP为DIP，目标IP为RIP
(d) POSTROUTING链根据最新封装的IP报文，将数据包发至RS（因为在外层封装多了一层IP首部，所以可以理解为此时通过隧道传输）。 此时源IP为DIP，目标IP为RIP
(e) RS接收到报文后发现是自己的IP地址，就将报文接收下来，拆除掉最外层的IP后，会发现里面还有一层IP首部，而且目标是自己的lo接口VIP，那么此时RS开始处理此请求，处理完成之后，通过lo接口送给eth0网卡，然后向外传递。 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
