3.1 LVS集群的工作模式

  • lvs-nat：修改请求报文的目标IP，多目标IP的DNAT
  • lvs-dr：操纵封装新的MAC地址
  • lvs-tun：在原请求IP报文之外新加—个IP首部
  • lvs-fullnat：修改请求报文的源和目标IP

3.1.1 LVS的NAT模式

lvs-nat：本质是多目标IP的DNAT，通过将请求报文中的目标地址和目标端口修改为某挑出的RS的RIP和PORT实现转发

​ (1) RIP和DIP应在同一个IP网络，且应使用私网地址；RS的网关要指向DIP

​ (2）请求报文和响应报文都必须经由Director转发，Director易于成为系统瓶颈

​ (3）支持端口映射，可修改请求报文的目标PORT

​ (4) VS必须是Linux系统，RS可以是任意OS系统

lvs-nat

3.1.2 LVS的DR模式

LVS-DR：Direct Routing，直接路由，LVS默认模式，应用最广泛，通过为请求报文重新封装一个MAC首部进行转发，源MAC是DIP所在的接口的MAC，目标MAC是某挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址；源IP/PORT，以及目标IP/PORT均保持不变

DR模式的特点：

  1. Director和各RS都配置有VIP

  2. 确保前端路由器将目标IP为VIP的请求报文发往Director

    • 在前端网关做静态绑定VIP和Director的MAC地址

    • 在RS上使用arptables工具

    arptables -A IN -d $VIP -j DROP
arptables -A OUT -s $VIP -j mangle --mangle-ip-s $RIP
    • 在RS上修改内核参数以限制arp通告及应答级别
    /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

  3. RS的RIP可以使用私网地址，也可以是公网地址；RIP与DIP在同—IP网络；RIP的网关不能指向DIP，以确保响应报文不会经由Director

  4. RS和Director要在同—个物理网络

  5. 请求报文要经由Director，但响应报文不经由Director，而由RS直接发往Client

  6. 不支持端口映射（端口不能修改）

  7. 无需开启ip_forward

  8. RS可使用大多数OS系统

3.1.3 LVS的TUN模式

转发方式：不修改请求报文的IP首部（源IP为CIP，目标IP为VIP），而在原IP报文之外再封装一个IP首部（源IP是DIP，目标IP是RIP），将报文发往挑选出的目标RS；RS直接响应给客户端（源IP是VIP，目标IP是CIP）

TUN模式特点：

  1. RIP和DIP可以不处于同—物理网络中，RS的网关一般不能指向DIP，且RIP可以和公网通信。也就是说集群节点可以跨互联网实现。DIP, VIP, RIP可以是公网地址

  2. RealServer的tun接口上需要配置VIP地址，以便接收director转发过来的数据包，以及作为响应的报文源IP

  3. Director转发给RealServer时需要借助隧道，隧道外层的IP头部的源IP是DIP，目标IP是RIP，而RealServer响应给客户端的IP头部是根据隧道内层的IP头分析得到的，源IP是VIP，目标IP是CIP

  4. 请求报文要经由Director，但响应不经由Director，响应由RealServer自己完成

  5. 不支持端口映射

  6. RS的OS须支持隧道功能

应用场景：

一般来说，TUN模式常会用来负载调度缓存服务器组，这些缓存服务器一般放置在不同的网络环境，可以就近折返给客户端。在请求对象不在cache服务器本地命中的情况下，cache服务器要向源服务器发送请求，将结果取回，最后将结果返回给用户。

LAN环境一般多采用DR模式，WAN环境虽然可以用TUN模式，但是一般在WAN环境下，请求转发更多的被haproxy/nginx/DNS等实现。因此，TUN模式实际应用的很少,跨机房的应用一般专线光纤连接或DNS调度

3.1.4 LVS的FULLNAT模式

通过同时修改请求报文的IP地址和目标IP地址进行转发

CIP --> DIP
VIP --> RIP

fullnat模式特点：

  1. VIP是公网地址，RIP和DIP是私网地址，且通常不在同一IP网络；因此，RIP的网关一般不会指向DIP

  2. RS收到的请求报文源地址是DIP，因此，只需响应给DIP；但Director还要将其发往Client

  3. 请求和响应报文都经由Director

  4. 相对NAT模式，可以更好的实现LVS-RealServer间跨VLAN通讯

  5. 支持端口映射

注意：此类型kernel默认不支持

3.1.5 LVS工作模式总结和比较

NAT TUN DR
Real Server any Tunneling Non-arp device
Real server network private LAN/WAN LAN
Real server number low(10-20) High(100) High(100)
Real server gateway load balancer own router own router
优点 端口转换 WAN 性能最好
缺点 性能瓶颈 支持隧道 不支持跨网段

lvs-nat与lvs-fullnat：

  • 请求和响应报文都经由Director
  • lvs-nat：RIP的网关要指向DIP
  • lvs-fullnat：RIP和DIP未必在同—IP网络，但要能通信

lvs-dr与lvs-tun：

  • 请求报文要经由Director，但响应报文由RS直接发往Client
  • lvs-dr：通过封装新的MAC首部实现，通过MAC网络转发
  • lvs-tun：通过在原IP报文外封装新IP头实现转发，支持远距离通信