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集群（三）- LBC - LVS
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2024-5-22
2024-6-20
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LVS 工作原理

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红帽LVS官方文档：第 1 章 Linux 虚拟服务器总览 红帽企业版
LVS 工作原理什么是LVS？IPVS 函数IPVSADM 命令语法管理 集群服务管理 集群中真实服务器查看 & 保存 & 清空 集群设置相关名词工作模式A. 地址转换模式B. 路由模式C. 隧道模式

什么是LVS？

Linux Virtual Server，是针对Linux内核开发的一个负载均衡项目。
官网是：‣
可以进入官网查阅相关的技术文档。LVS现在已经成为Linux内核的一部分，默认编译为 ip_vs 模块，必要时能够自动调用。

IPVS 函数

钩子函数
内核机制，在请求没有到达目的地址之前，捕获并取得优先控制权的函数。

IPVSADM 命令

管理集群服务的命令行工具，也可称为 IPVSADM 命令，是 LVS 在应用层的管理命令。需要使用 yum 单独安装。
工作在用户空间，负责为 IPVS 内核框架编写规则，定义谁是集群服务，谁是后端真实的服务器。

语法

常用选项
  • 选项后的参数
      • 以下参数可接在上述选项后。

管理 集群服务

添加
修改
删除

管理 集群中真实服务器

添加
修改
删除

查看 & 保存 & 清空 集群设置

相关名词

 
CIP
客户端 IP
DIP
负载调度器 IP
VIP
集群 IP
RIP
真实服务器 IP
 

工作模式

三种工作模式情景图例
三种工作模式情景图例
  • NAT 模式
      • 类似于防火墙的私有网络结构，负载调度器作为所有服务器节点的网关，即作为客户机的访问入口，也是各节点回应客户机的访问出口。服务器节点使用私有 IP 地址，与负载调度器位于同一个物理网络，安全性要优于其他两种方式，但负载调度器的压力较大。
      NAT 模式将客户端请求通过网络地址转换发送到后端服务器。
  • TUN 模式
      • 采用开放式的网络结构，负载调度器仅作为客户机的访问入口，各节点通过各自的 Internet 连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器，服务器节点分散在互联网中的不同位置，具有独立的公网 IP 地址，通过专用 IP 隧道与负载调度器相互通信。
      TUN 模式，通过 IP 隧道技术将请求封装后发送至后端服务器。
  • DR 模式
      • 采用半开放的网络结构，与 TUN 模式的结构类似，但各节点不是分散在各地的，而是与调度器位于同一个物理网络，负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的 IP 隧道。
      DR模式中，请求直接路由到后端服务器，更改数据包的MAC地址以对应后端服务器。

A. 地址转换模式

NAT
NAT 工作模式流程示意图
NAT 工作模式流程示意图
📑
工作流程
  1. 客户端将请求交给负载调度器，客户端发出数据包，此时这个数据包的 源 IP 为 CIP ，目标 IP 为 VIP（集群 IP）
  1. 数据包到达负载调度器后，修改数据包的目标 IP 地址为真实服务器的 IP ,此时数据包的源 IP 为 CIP ，目标 IP 为 RIP
  1. 将数据包发送给 RS，之后 RS 响应将数据包发回给负载调度器，此时数据包的 源 IP 为RIP，目标 IP 为 CIP
  1. 负载调度器在转发时，会将 源 IP 地址改为自己的 VIP 地址，然后再发给客户端，此时数据包的 源 IP 为 VIP ，目标 IP 为 CIP
  • 特点
      1. 负载调度器和真实服务器，必须位于同一网络
      1. 真实服务器的网关必须指向 DIP
      1. 负载调度器必须位于客户端和真实服务器之间
      1. RIP通常都是私有地址，仅用于各个集群节点通信
      1. 支持目标地址转换
      1. 真实服务器可以使用任意操作系统、负载调度器必须是 LINUX 系统
  • 缺点 ×
      • 所有数据报文都要经过负载调度器、压力过大

B. 路由模式

DR
DR 工作模式流程示意图
DR 工作模式流程示意图
🗺️
工作流程
  1. 客户端发出数据包，源 IP 是 CIP，目标 IP 是 VIP
  1. 依靠路由把数据发送给负载调度器，负载调度器将数据包的 源 MAC 地址 修改为 DIP 的MAC地址，将 目标 MAC 地址 修改为 RIP 的 MAC 地址，此时 源 IP 和 目标 IP 均未修改
  1. 由于 DS 和 RS 在同一网络中，所以通过二层来传输，通过调度器再将数据包发到 RS
  1. RS 接收数据包，之后通过 IO 接口传送给网卡（eth0）向外发出，此时的 源 IP 是 VIP，目标 IP 为 CIP
  1. 最后通过路由发给客户端
  • 特点
      1. 负载调度器和真实服务器，必须位于同一网络
      1. 真实服务器的网关必须指向路由器
      1. 负载调度只处理入站请求
      1. RIP 可以是私有地址，也可以是公网地址
      1. 真实服务器可以使用任意操作系统，负载调度器必须是 LINUX 系统
  • 优点 √
      • 负载调度器压力较小
  • 缺点 ×
      • 配置相对复杂

C. 隧道模式

TUN
TUN 工作模式流程示意图
TUN 工作模式流程示意图
🪄
工作流程
  1. 客户端发送数据包到负载调度器，此时数据包的 源 IP 为 CIP ，目标 IP 为 VIP
  1. 负载调度器会在数据包的外面再次封装一层 IP 数据包，封装 源 IP 为 DIP ，目标 IP 为RIP 。此时 源 IP 为 DIP ，目标 IP 为 RIP
  1. 之后负载调度器将数据包发给 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
  1. 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 IO 接口 VIP，那么此时 RS 开始处理此请求，处理完成之后，通过 IO 接口送给网卡 （eth0），然后向外传递。 此时的 源 IP 为 VIP ，目标 IP 为 CIP
  1. 之后将数据包发给客户端
  • 特点
      1. 所有真实服务器节点既要有 RIP，又要有 VIP，并且 RIP、必须是公网 IP
      1. 负载调度器和真实服务器必须支持隧道功能
      1. 负载调度器只处理入站请求
      1. 真实服务器一定不能使用负载调度集群做默认网关
      1. 不支持端口映射
  • 优点 √
      • 可跨互联网搭建集群
  • 缺点 ×
      • 对网络环境要求较高
相关笔记：
⛪
实验三 部署 LVS 的 NAT 与 DR 模式
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