四种工作模型工作过程与特点

lvs有常用的三种工作模式，分别是vs/nat网络地址转换、vs/tun隧道模式、vs/dr直接路由

还有一种fullnat，共计4种，

相关术语

• cip，客户端来源ip
• vip，lvs对外接收客户端数据包的ip
• dip，lvs对内向后端节点转发数据包的ip
• ripN，后端服务器节点的真实ip
• lvs服务器，提供lvs服务，配置ipvs相关规则的服务器
• rs服务器，后端真实提供服务的服务器，支持多种服务，web、mail、media、cache等，
• 客户端，用户客户端浏览器
• own router：tun和dr模式下，rs服务器自己的负责转发响应数据的路由器

vs/nat

图示：

过程解释：

1. lvs的vip接收cip发来的是数据包，中间是互联网，此时ip头，cip->vip
   1. lvs的vip一般不是公网地址，用一个公网地址配置在最外层防火墙，然后由防火墙做个dnat映射到lvs的vip；此时vip就是私网ip，
2. lvs做ip头部的修改，将目的的vip，改成选出来的某个rip，此时ip头：cip-ripX
   1. 这步是ip寻址，所以dip和rip可以跨网段，路由可达即可
   2. 端口可以修改，所以支持端口映射
3. 某个rip收到后，处理后，响应ip头：ripX-cip，发给网关dip，即lvs
4. lvs收到后，修改ip头部，此时ip头：vip-cip
5. 客户端收到数据

特点：

1. 本质是由lvs做的多目标ip的dnat
2. lvs需要开启ip_forward
3. rs的路由需要指向lvs的dip
4. lvs处理请求和响应数据，压力大，可负载的后端节点数量少
5. 操作中，修改了ip头部，且支持修改端口，做端口映射
6. 后端节点的OS，有tcp/ip协议栈即可，

vs/tun

过程解释

1. lvs由vip处收到cip请求：包头：cip-vip
2. lvs不对ip头部做修改，在原有ip头部再加一层ip头部，隧道包头：[cip-vip]dip-rip
   1. 接下来，根据dip和rip完成，lvs到rs的路由寻址
   2. 可以内部私有网络，可公网互联网
   3. dip，rip可以都是公网ip，从而完成跨广域网的ip寻址，如跨地域的cache系统
3. rs收到后，处理，返回时，包头：vip-cip
   1. 这个vip一般是配置在每个rs上lo别名接口上，
   2. 多个vip共存一个网段时，还要做arp相关的设置
   3. 从rs自己的路由器返回
4. 客户端收到响应

特点

• **rs用自己的出口路由，**从而lvs只承担请求建立、请求端口的数据包，极大扩展了lvs能挂的后端节点
• 用ip隧道封装，要求后端rs支持隧道封装，解封装，
• 由于ip隧道封装，可以跨广域网，dip和rip可以都是公网ip
• lvs不对原ip头修改，因此端口无法映射，即，lvs上service端口要和后端rs服务端口一一对应；

vs/dr

过程解释

1. lvs从vip处，收到cip的请求数据，包头：cip-vip
2. lvs不做ip头部修改、不做ip头部隧道封装，而是！对二次mac做修改
   1. 本来是：cip-vip：上一跳mac-vip接口mac
   2. 改成是：cip-vip：dip接口mac-某个rs的rip接口mac
   3. 经由连接在同一个switch接口，进行二层通信
3. rip收到，处理，从自己路由返回
   1. 某个rs看二层目标mac是自己，收了！
   2. 拆到三层，目标vip，我也有，收了！
   3. 于是一直向上进入应用层处理
   4. 注意：同网段，arp广播，多个相同vip时，arp设置问题
4. 客户端收到数据

特点

• lvs的dip和rs的rip要在同一个交换机，同一个网段
• 每个rs要配置vip，在lo的别名接口，且设置non-arp应答
• rs都有自己出口路由
• 修改二层mac，因此端口不可映射，需一一对应

三种模式对比

还有一种模式：fullnat，

• nat
  • 后端服务器没什么要求，支持tcp/ip协议栈即可
  • 一般在一个私有网络，不硬性要求是一个switch连接的局域网，lvs的dip和rs的rip之间路由可达即可；
  • 可负载的后端节点较少，
  • lvs同时做了rs响应数据的网关
• tun
  • 后端服务器需支持ip的隧道封装，解封装
  • lvs的dip和rs的rip可以是局域网，也可是跨互联网的广域网，常用于跨地域的cache系统
  • rs有自己的出口路由，
  • 响应数据不用经过lvs，所以可以负载的后端节点多
• dr：lvs的默认模式

  • 各个rs需要在自己的lo接口的别名接口上配置vip，且设置为不应答arp广播

  • lvs的dip和rs的rip需要是连接在一个交换机上的相同局域网网段内

  • rs有自己的出口路由

  • 响应数据不用经过lvs，所以可以负载的后端节点多

    nat模式缺点：请求与响应数据包都经由lvs，lvs就极易成为性能瓶颈，且响应数据一般远远大于请求数据包，若响应数据由各个后端真实节点各自返回给客户端，就实现了分而治之，各个节点的压力被分担开，系统方便水平扩展！

    因此有了tun模式和dr模式，此2种模式，rs都由自己的路由负责响应数据的转发，lvs只负责 建立连接的请求数据、断开连接的数据 因此极大的提高了lvs可负载的节点数量；

    tun和dr模式的区别：tun需要ip封装，性能稍差，但支持跨广域网，dr模式直接改写mac地址，性能好些，但将lvs和rs限制在一个交换机连接的局域网；dr模式为lvs的默认模式

fullnat

参考文档：

lvs的fullnat模型，为alibaba添加的新模块，参考文档如下：

https://github.com/alibaba/LVS

https://tonydeng.github.io/sdn-handbook/linux/loadbalance.html