从网络到分布式-02高并发负载均衡-LVS的DR,TUN,NAT模型推导
作者：互联网
一，为什么LVS比tomcat和nginx负载能力更优秀的软件
分布式是为了处理高并发的情况，但分布式也需要一个集中的，统一的请求入口，但问题就是，为什么这个请求入口就可以处理tomcat服务器处理不了的并发量？
原因：
1，tomcat或nginx是一个应用层的软件，每一次请求达到tomcat，都需要经过osi七层模型的所有过程，而像传输控制层的三次握手是十分耗费资源的，因此，导致tomcat相应变慢，并发变小
2，由于tomcat是一个应用层软件，而应用层占用的内存都是用户态的内存，每次请求的处理都需要经过用户态与内核态的转换，所以，这个过程也很耗时。
3，tomcat是基于Java语言开发的。
而集中处理的请求入口服务器之所以快，就是可以不经过类似三次握手这样的流程。直接从网络层或链路层就把请求发出去了，所以，很快。
所以，解决高并发的一个方向就是减少网路模型的深度，而这个深度可以在传输层，但不经过和client握手操作，只是在传输层看一下端口号就行。
注意：上述的LVS负载均衡服务器和nginx的区别就是，nginx不要求负载后的服务器是镜像的（功能相同），而上述的服务器则要求负载后处理请求的服务器是镜像的。因为这些服务器是低层次的（四层负载技术），不经过和client的握手操作，不知道数据包中的内容，无法做到针对性的分发。而nginx则是应用层的，能够知道数据包的内容，就可以针对数据包的内容进行目的性的转发，把特定的请求发送到特定服务器上。
二，LVS介绍
LVS是Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。
LVS的三种模式：NAT模式，DR模式，TUN隧道模式
1，LVS的NAT模式
NAT：Network Address Translation，网络地址转换
192.168.1.x：私网地址
6.6.6.6：公网地址（暴露在互联网上的地址）
如上图：192.168.1.8想要访问8.8.8.8：80会怎么访问呢？
192.168.1.8 先去访问自己的交换机，通过交换机找到相应的网关；由于百度和源IP是不同网段的，因此，需要通过网关进行网络的转换。网关可以通过自身的网络路由，把访问的IP地址转换为目的网段的网关地址，而目的网关的IP地址就可以在自己的网段找到真正的目的服务器。
NAT模式的负载均衡
后端服务器之所以会处理请求，是因为转发服务器发送的目的IP和自身IP匹配上了。匹配不上，后端服务器会直接丢弃这个请求。
由于LVS负载均衡服务器是起到负载作用的，因此是不知道用哪台服务器做应答的，也就不知道目的服务器的IP。那么负载均衡服务器是怎么实现数据传递的呢？
是由于NAT的存在，当一个请求达到服务器的时候，是携带的目的IP就是负载服务器自身的VIP。但负载服务器会自动把虚拟IP换成目的服务器中任何一台的IP（NAT的地址转换），这样，就能实现请求的发送了。此时，netstat -natp显示的是CIP和RIP的信息。
而当目的服务器返回数据的时候，由于是RIP直接返回给CIP，如果是不经过负载服务器就返回，client是无法接受的，因为，client是没有发送给RIP 数据包的。而经过负载服务器后，负载服务器就可以再次把RIP换位VIP ，client就可以接收到数据包了。
2，NAT模式的缺点
上述NAT模式的负载均衡，针对中小型企业，不需要经常上传图片或电影的，就可以满足。
也存在一定的弊端：
1，非对称模型：请求的数据包小，返回的数据包大，宽带成了瓶颈；
2，经过服务器时的IP地址转换消耗算力；
3，LVS的DR模式
DR模式（直接路由模式）
和NAT模式不同的是，DR模式是基于2层（链路层）进行数据包的地址更换的。
NAT由于需要在路由器中进行IP地址的转换，是在三到四层的改动（可以跨局域网），比较消耗算力；因此，DR对此进行了改进，
1，是在路由器中收到client的请求后，直接更改MAC地址，改为目的服务器的MAC地址（虽然之前也要有MAC地址，但却不是目标服务器的MAC地址，因此不知道是哪台）；
2，是由后端服务器直接返回数据包到client，改进了NAT的两个弊端。此种改进就要求RIP服务器也要有自己的VIP，而且，不能暴露，当RIP 收到负载服务器的请求后，用VIP进行包装，包装后，就可以和返回数据包一起直接返回给client，client也可以识别到。
两个疑问：
1，负载服务器的VIP和RIP的VIP值是不是相同的？（是相同的）
2，RIP 直接返回给client，得需要多少网线才能解决？（母鸡）
4，DR模式的缺点
此时负载服务器和RIP服务器必须在同一局域网才行。
为什么负载服务器必须和RIP在同一局域网才行？
因为不在同一局域网，就无法通过MAC地址进行寻址，只能网关进行IP的转发，找到正确的网段才行。
都是MAC地址负责寻址，IP地址只在负责连接两个不同网段的路由器上才发挥指导作用。
5，TUN隧道模式
隧道模式：即负载均衡自身会给RIP服务器发送数据包，这个数据包和client的数据包不同，只是一个载体；当client发送过来数据包后，负载服务器会用自身的数据包装载着client的数据包发送到某一台RIP上，RIP撕掉外层的数据包，就可以获取真正的数据信息。而且，client的数据包本身也包含VIP到CIP的记录，也就可以直接返回给client。不需要再经过负载服务器。
TUN隧道模式修改了DR模式的缺点
二，隐藏VIP方法
1，条件1：
/proc/：此文件只有在启动系统后才能看到，修改此文件夹中的内容，不能使用vi或vim，而需要使用echo；修改完后即时生效。
当请求访问到上图中的任一网卡时，arp_ignore响应级别：
1）当是0级别的时候，访问其中一个，就可以知道另一个的IP地址并进行响应；
2）当是1级别的时候，访问其中一个，不能知道另一个网卡的IP地址，相当于把另一个给隐藏了；
当请求访问到上图中的任一网卡时，arp_announce通告级别：
1）当是0的时候，自身会把所有网卡上的所有IP地址都告诉客户端；
2）当是1的时候，自身只会把对应网卡的所有IP地址告诉客户端；（一个网卡可以配置多个IP地址）
3）当是2的时候，自身只会把对应网卡的一个可暴露的IP地址告诉客户端；
2，条件2：
如上图，是一个lo环回接口，也就是虚拟网卡，虚拟网卡就是内核中的一个软件。既然在内核，就不能对外可见，也不能被直接访问；但却对内可见，也可以访问。 而且，虚拟网卡上也可以设置子网卡，设置的子网卡和虚拟网卡拥有一样的特性。
这样，结合条件1和条件2，就可以满足LVS的DR模式中RIP的VIP的特性了-对外隐藏，对内可见。
三，LVS负载均衡策略
分为两种：静态策略和动态策略
静态就比较简单，直接可以进行负载；
而动态负载，例如lc最少连接，就需要知道每台RIP服务器某时刻连了多少请求；
而这个功能的实现，就需要负载服务器进行偷窥clinet数据包的IP和端口号，并进行记录，才能实现连接的时时减少和增加。
四，linux访问LVS
Linux默认是集成了LVS的，在Linux内核中叫ipvs内核模块。但由于是封装到内核中了，所以，无法直接访问，因此，Linux中如果想要访问ipvs模块，需要安装一个交互工具-ipvsadm
命令：yum install -y ipvsadm
1，设置负载服务器接收client请求时的规则
-A：暂时理解为接收的规则配置标识
-s scheduler：设置负载策略
2，设置负载服务器向RIP服务器发出信息时的设置
-a~-r中间的参数：即设置针对哪些请求IP和端口号向-r后面的服务器转发；即实现一负载多请求的分类；例如分别针对80和8080向1，2，3和4，5，6 RIP服务器分别转发。
-c：显示的是偷窥到的连接信息，负载服务器自身是没有连接的。
-S：把配置过的请求和后端服务器的映射以及一些配置，保存到内核，下次启动，之前的请求映射和规则不会丢失
ipvsadm -a -t 172.16.100.1:80 -r 192.168.10.8 -g
这个命令的意思就是针对172.16.100.1:80的请求，转发到192.168.10.8，采用的模式是DR模式
如果想要实现对172.16.100.1:80请求的负载，多次执行以上命令即可。
使用VMware实现lvs集群搭建的线路简化图
环境：node01(lvs服务器)，node02(RIP服务器)，node03(RIP服务器)
搭建步骤：
1，给lvs服务器设置虚拟网卡
ifconfig eth0:8 192.168.150.100/24
（24：即255.255.255.0的缩写，255即二进制上全是1，三个255，即24个1）
2，RIP服务器修改内核并设置隐藏VIP
1）修改内核：
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_ignore
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_announce
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
2）设置隐藏的VIP
ifconfig lo:3 192.168.150.100 netmask 255.255.255.255
子网掩码设置为255.255.255.255的原因是：避免和真正的IP共用一个网关，导致没有隐藏起来，而收到了请求，但回环IP收到请求后，又发不出去，导致请求没任何相应。
3，RIP中的服务
node02~node03
执行命令：
yum install -y httpd
service httpd start
vim /var/www/html/index.html
内容：from 192.168.150.12/13
4，LVS服务器的配置
1）下载ipvsadm
yum install -y ipvsadm
2）执行LVS的配置命令，进行负载配置
3）配置好后，浏览器进行访问
4）ipvsadm -lnc：查看LVS的偷窥记录
FIN_WAIT：连接过，偷窥了所有的包
SYN_RECV：基本上lvs都记录了，证明LVS没事，一定是后边的服务器的网络层出问题了。
netstat -natp：查看RIP服务器上的socket连接；而在LVS服务器上则看不到
标签：02,负载,请求,LVS,RIP,TUN,服务器,数据包 来源： https://www.cnblogs.com/zxn668/p/15191302.html