lvs三种模式区别 lvs三种模式优缺点

文章目录

• 1、基于NAT的LVS模式负载均衡
• 2、基于TUN的LVS负载均衡
• 3、基于DR的LVS负载均衡

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lvs三种负载均衡技术对比：

对比项	网络地址转换（NAT）	直接路由（DR）	IP隧道（IP TUN）
建立难度	易	有一定难度	有一定难度
可扩展性	差	好	很好
带宽	小	大	大
延迟	最大	小	大
支持的服务器数量	少(10"20)	多(>100)	多(100)
IP包修改	修改IP地址和端口	修改IP包的IAO地址	对请求包进行IP包装
后台服务器0S	任何支持NAT的0S	多数	支持IP Tunnel
网络连接要求	局罅网	本地或远程
缺省路由	负戟均衡服务器	不限	不限
实际服务器限制	无	Lo不响应ARP	TunI设备不怕应ARP
服务端口映射	可以	不可以	不可以

1、基于NAT的LVS模式负载均衡

• 原理
  NAT（Network Address Translation）即网络地址转换，其作用是通过数据报头的修改，使得位于企业内部的私有IP地址和外部用用户可以互相访问。VS/NAT工作模式拓扑结构如图2所示，LVS负载调度器可以使用两块网卡配置不同的IP地址，eth0设置为私钥IP与内部网络通过交换设备相互连接，eth1设备为外网IP与外部网络联通。

• NAT的优缺点
  <1>优点：
  对后端的操作系统没有要求；
  只需要一个IP地址配置在调度器上，服务器组可以用私有IP地址；
  支持端口映射；
  <2>缺点：
  请求和响应都需要通过LB，伸缩能力有限（一般后面能连接10台左右服务器），LB容易成为性能瓶颈。
  需要服务器和LB在同一个局域网中；
  需要将服务器的默认网关设置为LB；

2、基于TUN的LVS负载均衡

• 原理

1. 在LVS（NAT）模式的集群环境中，由于所有的数据请求及响应的数据包都需要经过LVS调度器转发，后端服务器的数量有一定的局限性（最多10台）。
2. 数据请求包往往远小于响应数据包的大小。因为响应数据包中包含有客户需要的具体数据，所以LVS（TUN）的思路就是将请求与响应数据分离，让调度器仅处理数据请求，而让真实服务器可以直接与外部网络连接，响应数据包直接返回给客户端。
3. VS/TUN工作模式拓扑结构如图3所示。其中，IP隧道（IP tunning）是一种数据包封装技术，它可以将原始数据包封装并添加新的包头（内容包括新的源地址及端口、目标地址及端口），从而实现将一个目标为调度器的VIP地址的数据包封装，通过隧道转发给后端的真实服务器（Real Server），通过将客户端发往调度器的原始数据包封装，并在其基础上添加新的数据包头（修改目标地址为调度器选择出来的真实服务器的IP地址及对应端口），LVS（TUN）模式要求真实服务器可以直接与外部网络连接，真实服务器在收到请求数据包后直接给客户端主机响应数据。

• TUN的优缺点
  <1>优点：
  不需要调度应答报文，负载能力强；
  可以跨网段，服务器和调度器可以不在同一个VLAN中；
  支持广域负载均衡；
  <2>缺点：
  所有的服务器必须支持“IP Tunneling”协议，需安装内核模块，安装复杂；
  建立IP隧道的开销大；
  服务器需要联通外网，风险较大且需要更多的公网ip；
  不支持端口映射；

3、基于DR的LVS负载均衡

• 原理

1. 在LVS（TUN）模式下，由于需要在LVS调度器与真实服务器之间创建隧道连接，这同样会增加服务器的负担。
2. DR模式也叫直接路由模式，其体系结构如图4所示，该模式中LVS依然仅承担数据的入站请求以及根据算法选出合理的真实服务器，最终由后端真实服务器负责将响应数据包发送返回给客户端。
3. 与隧道模式不同的是，直接路由模式（DR模式）要求调度器与后端服务器必须在同一个局域网内，VIP地址需要在调度器与后端所有的服务器间共享，因为最终的真实服务器给客户端回应数据包时需要设置源IP为VIP地址，目标IP为客户端IP，这样客户端访问的是调度器的VIP地址，回应的源地址也依然是该VIP地址（真实服务器上的VIP），客户端是感觉不到后端服务器存在的。由于多台计算机都设置了同样一个VIP地址，所以在直接路由模式中要求调度器的VIP地址是对外可见的，客户端需要将请求数据包发送到调度器主机，而所有的真实服务器的VIP地址必须配置在Non-ARP的网络设备上，也就是该网络设备并不会向外广播自己的MAC及对应的IP地址，真实服务器的VIP对外界是不可见的，但真实服务器却可以接受目标地址VIP的网络请求，并在回应数据包时将源地址设置为该VIP地址。调度器根据算法在选出真实服务器后，在不修改数据报文的情况下，将数据帧的MAC地址修改为选出的真实服务器的MAC地址，通过交换机将该数据帧发给真实服务器。整个过程中，真实服务器的VIP不需要对外界可见。

• DR的优缺点
  <1>优点：
  在二层转发，性能较高；
  <2>缺点：
  要求LB和服务器都有一块网卡连在同一个物理网段中；
  不支持端口映射；
• 问题1.某台Real Server挂掉了怎么办？
  此时，调度器的调度室正常的，他不管Real Server的死活，但是客户端已经与错误提示了。解决方法：健康检查
• 问题2.lvs调度器本身挂了怎么办？
  为单点故障，解决方法：lvs冗余 keepalived-lvs管理软件
  健康检查：支持4/7监测，使用shell脚本实现定时检测（正常就加入集群，不正常就去除集群），使用tcp、http等进行检测
  主备冗余：采用VRRP协议的HeartBeat。vrrp协议巧妙利用了路由器硬件的冗余