负载均衡器的原理及ipvsadm实现LVS/NAT模型

负载均衡：

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是建立在现有的网络之上，它提供了一种廉价、有效、透明的方法来扩大网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力，以及提高网络的灵活性和可用性。通过负载均衡器，可以实现N台廉价的Linux服务器并行处理，从面达到小型机或大型机的计算能力。单台负载均衡器位于网站的最前端，它起着分流客户请求的作用，相当于整个网站或系统的入口。由于IPv4中IP地址日益紧张以及出于安全方面的才虑，很多网络使用保留IP地址（如10.0.0.0/255.0.0.0、172.16.0.0/255.128.0.0、和192.168.0.0/255.255.0.0).这些不在Internet上使用，而是专门为内部网络预留的。当内部网络中的主机要访问Internet或被Internet访问时，就需要进行网络地址转换（Network Address Translation，NAT），NAT方法就是交不同IP地址的并行网络服务变成一个在同一IP地址上的虚拟服务。

以LVS作为负载均衡器：

LVS（Linux Virtual Server）主要是针对大业务量的网络应用。

LVS类型：

NAT-->(DNAT)

DR

TUN

FULLNAT

VS/NAT的体系结构比较简单：在一组服务器前有一个调度器，它们是通过Switch/HUB相连接的，这些服务器提供相同的网络服务、相同的服务内容，即不管请求被发送到哪一台服务器，执行结果都是一样的。服务的内容可以复制到每一台服务器的本地硬盘上，可能通过网络文件系统共享，也可以通过一个分布式文件系统来提供。

LVS NAT的特性：

1、RS应该使用私有地址；

2、RS的网关的必须指向DIP；

3、RIP和DIP必须在同一网段内；

4、请求和响应的报文都得经过Director；在高负载场景中，Director很可能成为系统性能瓶颈；

5、支持端口映射；

6、RS可以使用任意支持集群服务的OS；

VS/DR或VS/TUN应用的一种模型中（所有机器都在同一个物理网络），所有机器（包括Director和RealServer）都使用了一个额外的IP地址，即VIP。当一个客户端向VIP发出一个连接请求时，此请求必须要连接至Director的VIP，而不能是RealServer的。因为，LVS的主要目标就是要Director负责调度这些连接请求至RealServer的。

因此，在Client发出至VIP的连接请求后，只能由Director将其MAC地址响应给客户端（也可能是直接与Director连接的路由设备），而Director则会相应的更新其ipvsadm table以追踪此连接，而后将其转发至后端的RealServer之一。

如果Client在请求建立至VIP的连接时由某RealServer响应了其请求，则Client会在其MAC table中建立起一个VIP至RealServer的对就关系，并以至进行后面的通信。此时，在Client看来只有一个RealServer而无法意识到其它服务器的存在。

为了解决此问题，可以通过在路由器上设置其转发规则来实现。当然，如果没有权限访问路由器并做出相应的设置，则只能通过传统的本地方式来解决此问题了。这些方法包括：

1、禁止RealServer响应对VIP的ARP请求；

2、在RealServer上隐藏VIP，以使得它们无法获知网络上的ARP请求；

3、基于“透明代理（Transparent Proxy）”或者“fwmark （firewall mark）”；

4、禁止ARP请求发往RealServers；

LVS DR类型的特性：

1、RS可以使用私有地址；但也可以使用公网地址，此时可以直接通过互联网连入RS以实现配置、监控等；

2、RS的网关一定不能指向DIP；

3、RS跟Dirctory要在同一物理网络内（不能由路由器分隔）；

4、请求报文经过Directory，但响应报文一定不经过Director

5、不支持端口映射；

6、RS可以使用大多数的操作系统；

LVS TUN类型：IP隧道

1、RIP、DIP、VIP都得是公网地址；

2、RS的网关不会指向也不可能指向DIP；

3、请求报文经过Directory，但响应报文一定不经过Director；

4、不支持端口映射；

5、RS的OS必须得支持隧道功能；

1。先配置好网络环境，要三个虚拟机(本次实验在虚拟机上完成)，一台用作Director，其他两台分别为RealServer1 和RealServer2

其中Director要两个网卡，Eth0网卡为桥接(Birdged),Eth1网卡为仅主机(Host-only),RealServer1 和RealServer2的网卡也都是仅主机

类型的。

2.为了演示效果，将Director的两块网卡配置成不在同一个网段的IP地址，RealServer1 和RealServer2的IP地址为同一网段，规划如下图：

3.为192.168.10.11和192.168.10.12配置web服务

先查看是否安装了web服务

[root@node1 ~]# rpm -q httpd

httpd-2.2.15-29.el6.centos.x86_64

如果没有安装则使用yum install httpd安装即可

RealServer1配置网站页面并启动服务

虚拟机1网卡地址设置

ifconfig eth0 192.168.10.11

route add default gw 192.168.10.1

[root@node2 ~]# vim /var/www/html/index.html

<h1>Web1</h1>

[root@node2 ~]# service httpd start

RealServer2配置网站页面并启动服务

虚拟机2网卡地址设置

ifconfig eth0 192.168.10.12

route add default gw 192.168.10.1

[root@node3 ~]# vim /var/www/html/index.html

<h1>Web2</h1>

[root@node3 ~]# service httpd start

4.在Director虚拟主机上配置

打开路由间转发功能

--查看ipvsadm是否安装，如果没有安装则安装之，直接使用yum安装即可

配置Directory网卡，添加一块网卡eth1

配置地址ifconfig eth1 192.168.10.1

[root@node1 ~]# ifconfig eth0:0 172.16.24.6《=========定义VIP地址

定义LVS-NAT模型规则

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