就是要你懂负载均衡--lvs和转发模式
本文希望闡述清楚LVS的各種轉發模式，以及他們的工作流程和優缺點，同時從網絡包的流轉原理上解釋清楚優缺點的來由，并結合阿里云的slb來說明優缺點。
如果對網絡包是怎么流轉的不太清楚，推薦先看這篇基礎：程序員的網絡知識 -- 一個網絡包的旅程，對后面理解LVS的各個轉發模式非常有幫助。
幾個術語和縮寫
cip：Client IP，客戶端地址 vip：Virtual IP，LVS實例IP rip：Real IP，后端RS地址 RS: Real Server 后端真正提供服務的機器 LB： Load Balance 負載均衡器 LVS： Linux Virtual Server sip： source ip dip： destinationLVS的幾種轉發模式
- DR模型 -- （Director Routing-直接路由）
- NAT模型 -- (NetWork Address Translation-網絡地址轉換)
- fullNAT -- （full NAT）
- ENAT --（enhence NAT 或者叫三角模式/DNAT，阿里云提供）
- IP TUN模型 -- (IP Tunneling - IP隧道)
DR模型(Director Routing--直接路由)
如上圖所示基本流程(假設 cip 是200.200.200.2， vip是200.200.200.1）：
我們看到上面流程，請求包到達LVS后，LVS只對包的目的MAC地址作了修改，回復包直接回給了client。
同時還能看到多個RS和LVS都共用了同一個IP但是用的不同的MAC，在二層路由不需要IP，他們又在同一個vlan，所以這里沒問題。
RS上會將vip配置在lo回環網卡上，同時route中添加相應的規則，這樣在第四步收到的包能被os正常處理。
優點：
- DR模式是性能最好的一種模式，入站請求走LVS，回復報文繞過LVS直接發給Client
缺點：
- 要求LVS和rs在同一個vlan；
- RS需要配置vip同時特殊處理arp；
- 不支持端口映射。
為什么要求LVS和RS在同一個vlan（或者說同一個二層網絡里）
因為DR模式依賴多個RS和LVS共用同一個VIP，然后依據MAC地址來在LVS和多個RS之間路由，所以LVS和RS必須在一個vlan或者說同一個二層網絡里
DR 模式為什么性能最好
因為回復包不走LVS了，大部分情況下都是請求包小，回復包大，LVS很容易成為流量瓶頸，同時LVS只需要修改進來的包的MAC地址。
DR 模式為什么回包不需要走LVS了
因為RS和LVS共享同一個vip，回復的時候RS能正確地填好sip為vip，不再需要LVS來多修改一次（后面講的NAT、Full NAT都需要）
總結下 DR的結構
綠色是請求包進來，紅色是修改過MAC的請求包
NAT模型(NetWork Address Translation - 網絡地址轉換)
nat模式的結構圖如下：
基本流程：
優點：
- 配置簡單
- 支持端口映射（看名字就知道）
- RIP一般是私有地址，主要用戶LVS和RS之間通信
缺點：
- LVS和所有RS必須在同一個vlan
- 進出流量都要走LVS轉發
- LVS容易成為瓶頸
- 一般而言需要將VIP配置成RS的網關
為什么NAT要求lvs和RS在同一個vlan
因為回復包必須經過lvs再次修改sip為vip，client才認，如果回復包的sip不是client包請求的dip（也就是vip），那么這個連接會被reset掉。如果LVS不是網關，因為回復包的dip是cip，那么可能從其它路由就走了，LVS沒有機會修改回復包的sip
總結下NAT結構
注意這里LVS修改進出包的(sip, dip)的時候只改了其中一個，所以才有接下來的full NAT。當然NAT最大的缺點是要求LVS和RS必須在同一個vlan，這樣限制了LVS集群和RS集群的部署靈活性，尤其是在阿里云這種對外售賣的公有云環境下，NAT基本不實用。
full NAT模型(full NetWork Address Translation-全部網絡地址轉換)
基本流程（類似NAT）：
優點：
- 解決了NAT對LVS和RS要求在同一個vlan的問題，適用更復雜的部署形式
缺點：
- RS看不到cip（NAT模式下可以看到）
- 進出流量還是都走的lvs，容易成為瓶頸（跟NAT一樣都有這個問題）
為什么full NAT解決了NAT中要求的LVS和RS必須在同一個vlan的問題
因為LVS修改進來的包的時候把(sip, dip)都修改了(這也是full的主要含義吧)，RS的回復包目的地址是vip（NAT中是cip），所以只要vip和rs之間三層可通就行，這樣LVS和RS可以在不同的vlan了，也就是LVS不再要求是網關，從而LVS和RS可以在更復雜的網絡環境下部署。
為什么full NAT后RS看不見cip了
因為cip被修改掉了，RS只能看到LVS的vip，在阿里內部會將cip放入TCP包的Option中傳遞給RS，RS上一般部署自己寫的toa模塊來從Options中讀取的cip，這樣RS能看到cip了, 當然這不是一個開源的通用方案。
總結下full NAT的結構
注意上圖中綠色的進包和紅色的出包他們的地址變化
那么到現在full NAT解決了NAT的同vlan的要求，基本上可以用于公有云了，但是還是沒解決進出流量都走LVS的問題（LVS要修改進出的包）
那么有沒有一個方案能夠像full NAT一樣不限制lvs和RS之間的網絡關系，同時出去的流量跟DR模式一樣也不走LVS呢？
阿里云的ENAT模式(enhence NAT)
優點：
- 不要求LVS和RS在同一個vlan
- 出去的流量不需要走LVS，性能好
缺點：
- 集團實現的自定義方案，需要在所有RS上安裝ctk組件（類似full NAT中的toa）
基本流程：
ENAT模式在內部也會被稱為 三角模式或者DNAT/SNAT模式
為什么ENAT的回復包不需要走回LVS了
因為之前full NAT模式下要走回去是需要LVS再次改寫回復包的IP，而ENAT模式下，這件事情在RS上被ctk模塊提前做掉了
為什么ENAT的LVS和RS可以在不同的vlan
跟full NAT一樣
總結下 ENAT的結構
最后說一下不太常用的 TUN模型
IP TUN模型(IP Tunneling - IP隧道)
基本流程：
優點：
- 集群節點可以跨vlan
- 跟DR一樣，響應報文直接發給client
缺點：
- RS上必須安裝運行IPIP模塊
- 多增加了一個IP頭
- LVS和RS上的tunl0虛擬網卡上配置同一個VIP（類似DR）
DR模式中LVS修改的是目的MAC
為什么IP TUN不要求同一個vlan
因為IP TUN中不是修改MAC來路由，所以不要求同一個vlan，只要求lvs和rs之間ip能通就行。DR模式要求的是lvs和RS之間廣播能通
IP TUN性能
回包不走LVS，但是多做了一次封包解包，不如DR好
總結下 IP TUN的結構
圖中紅線是再次封裝過的包，ipip是操作系統的一個內核模塊。
DR可能在小公司用的比較多，IP TUN用的少一些，相對而言接下來的三種比較類似，用的也比較多，他們之間的可比較性很強，所以放在一塊了。
原文鏈接
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的就是要你懂负载均衡--lvs和转发模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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