就是要你懂负载均衡--lvs和转发模式

本文希望阐述清楚LVS的各种转发模式，以及他们的工作流程和优缺点，同时从网络包的流转原理上解释清楚优缺点的来由，并结合阿里云的slb来说明优缺点。

如果对网络包是怎么流转的不太清楚，推荐先看这篇基础：程序员的网络知识 -- 一个网络包的旅程，对后面理解LVS的各个转发模式非常有帮助。

几个术语和缩写

cip：Client IP，客户端地址
vip：Virtual IP，LVS实例IP
rip：Real IP，后端RS地址
RS: Real Server 后端真正提供服务的机器
LB： Load Balance 负载均衡器
LVS： Linux Virtual Server
sip： source ip
dip： destination

LVS的几种转发模式

  • DR模型 -- （Director Routing-直接路由）
  • NAT模型 -- (NetWork Address Translation-网络地址转换)
  • 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)

如上图所示基本流程(假设 cip 是200.200.200.2， vip是200.200.200.1）：

  1. 请求流量(sip 200.200.200.2, dip 200.200.200.1) 先到达 LVS
  2. 然后LVS，根据负载策略挑选众多 RS中的一个，然后将这个网络包的MAC地址修改成这个选中的RS的MAC
  3. 然后丢给交换机，交换机将这个包丢给选中的RS
  4. 选中的RS看到MAC地址是自己的、dip也是自己的，愉快地手下并处理、回复
  5. 回复包（sip 200.200.200.1， dip 200.200.200.2）
  6. 经过交换机直接回复给client了（不再走LVS）

我们看到上面流程，请求包到达LVS后，LVS只对包的目的MAC地址作了修改，回复包直接回给了client。

同时还能看到多个RS和LVS都共用了同一个IP但是用的不同的MAC，在二层路由不需要IP，他们又在同一个vlan，所以这里没问题。

RS上会将vip配置在lo回环网卡上，同时route中添加相应的规则，这样在第四步收到的包能被os正常处理。

优点：

  • DR模式是性能最好的一种模式，入站请求走LVS，回复报文绕过LVS直接发给Client

缺点：

  • 要求LVS和rs在同一个vlan；
  • RS需要配置vip同时特殊处理arp；
  • 不支持端口映射。

为什么要求LVS和RS在同一个vlan（或者说同一个二层网络里）

因为DR模式依赖多个RS和LVS共用同一个VIP，然后依据MAC地址来在LVS和多个RS之间路由，所以LVS和RS必须在一个vlan或者说同一个二层网络里

DR 模式为什么性能最好

因为回复包不走LVS了，大部分情况下都是请求包小，回复包大，LVS很容易成为流量瓶颈，同时LVS只需要修改进来的包的MAC地址。

DR 模式为什么回包不需要走LVS了

因为RS和LVS共享同一个vip，回复的时候RS能正确地填好sip为vip，不再需要LVS来多修改一次（后面讲的NAT、Full NAT都需要）

总结下 DR的结构

绿色是请求包进来，红色是修改过MAC的请求包

NAT模型(NetWork Address Translation - 网络地址转换)

nat模式的结构图如下：

基本流程：

  1. client发出请求（sip 200.200.200.2，dip 200.200.200.1）
  2. 请求包到达lvs，lvs修改请求包为（sip 200.200.200.2， dip rip）
  3. 请求包到达rs， rs回复（sip rip，dip 200.200.200.2）
  4. 这个回复包不能直接给client，因为rip不是VIP会被reset掉
  5. 但是因为lvs是网关，所以这个回复包先走到网关，网关有机会修改sip
  6. 网关修改sip为VIP，修改后的回复包（sip 200.200.200.1，dip 200.200.200.2）发给client

优点：

  • 配置简单
  • 支持端口映射（看名字就知道）
  • RIP一般是私有地址，主要用户LVS和RS之间通信

缺点：

  • LVS和所有RS必须在同一个vlan
  • 进出流量都要走LVS转发
  • LVS容易成为瓶颈
  • 一般而言需要将VIP配置成RS的网关

为什么NAT要求lvs和RS在同一个vlan

因为回复包必须经过lvs再次修改sip为vip，client才认，如果回复包的sip不是client包请求的dip（也就是vip），那么这个连接会被reset掉。如果LVS不是网关，因为回复包的dip是cip，那么可能从其它路由就走了，LVS没有机会修改回复包的sip

总结下NAT结构

注意这里LVS修改进出包的(sip, dip)的时候只改了其中一个，所以才有接下来的full NAT。当然NAT最大的缺点是要求LVS和RS必须在同一个vlan，这样限制了LVS集群和RS集群的部署灵活性，尤其是在阿里云这种对外售卖的公有云环境下，NAT基本不实用。

full NAT模型(full NetWork Address Translation-全部网络地址转换)

基本流程（类似NAT）：

  1. client发出请求（sip 200.200.200.2 dip 200.200.200.1）
  2. 请求包到达lvs，lvs修改请求包为（sip 200.200.200.1， dip rip） 注意这里sip/dip都被修改了
  3. 请求包到达rs， rs回复（sip rip，dip 200.200.200.1）
  4. 这个回复包的目的IP是VIP(不像NAT中是 cip)，所以LVS和RS不在一个vlan通过IP路由也能到达lvs
  5. lvs修改sip为vip， dip为cip，修改后的回复包（sip 200.200.200.1，dip 200.200.200.2）发给client

优点：

  • 解决了NAT对LVS和RS要求在同一个vlan的问题，适用更复杂的部署形式

缺点：

  • RS看不到cip（NAT模式下可以看到）
  • 进出流量还是都走的lvs，容易成为瓶颈（跟NAT一样都有这个问题）

为什么full NAT解决了NAT中要求的LVS和RS必须在同一个vlan的问题

因为LVS修改进来的包的时候把(sip, dip)都修改了(这也是full的主要含义吧)，RS的回复包目的地址是vip（NAT中是cip），所以只要vip和rs之间三层可通就行，这样LVS和RS可以在不同的vlan了，也就是LVS不再要求是网关，从而LVS和RS可以在更复杂的网络环境下部署。

为什么full NAT后RS看不见cip了

因为cip被修改掉了，RS只能看到LVS的vip，在阿里内部会将cip放入TCP包的Option中传递给RS，RS上一般部署自己写的toa模块来从Options中读取的cip，这样RS能看到cip了, 当然这不是一个开源的通用方案。

总结下full NAT的结构

注意上图中绿色的进包和红色的出包他们的地址变化

那么到现在full NAT解决了NAT的同vlan的要求，基本上可以用于公有云了，但是还是没解决进出流量都走LVS的问题（LVS要修改进出的包）

那么有没有一个方案能够像full NAT一样不限制lvs和RS之间的网络关系，同时出去的流量跟DR模式一样也不走LVS呢？

阿里云的ENAT模式(enhence NAT)

优点：

  • 不要求LVS和RS在同一个vlan
  • 出去的流量不需要走LVS，性能好

缺点：

  • 集团实现的自定义方案，需要在所有RS上安装ctk组件（类似full NAT中的toa）

基本流程：

  1. client发出请求（cip，vip）
  2. 请求包到达lvs，lvs修改请求包为（vip，rip），并将cip放入TCP Option中
  3. 请求包根据ip路由到达rs， ctk模块读取TCP Option中的cip
  4. 回复包(RIP, vip)被ctk模块截获，并将回复包改写为（vip, cip)
  5. 因为回复包的目的地址是cip所以不需要经过lvs，可以直接发给client

ENAT模式在内部也会被称为 三角模式或者DNAT/SNAT模式

为什么ENAT的回复包不需要走回LVS了

因为之前full NAT模式下要走回去是需要LVS再次改写回复包的IP，而ENAT模式下，这件事情在RS上被ctk模块提前做掉了

为什么ENAT的LVS和RS可以在不同的vlan

跟full NAT一样

总结下 ENAT的结构

最后说一下不太常用的 TUN模型

IP TUN模型(IP Tunneling - IP隧道)

基本流程：

  1. 请求包到达LVS后，LVS将请求包封装成一个新的IP报文
  2. 新的IP包的目的IP是某一RS的IP，然后转发给RS
  3. RS收到报文后IPIP内核模块解封装，取出用户的请求报文
  4. 发现目的IP是VIP，而自己的tunl0网卡上配置了这个IP，从而愉快地处理请求并将结果直接发送给客户

优点：

  • 集群节点可以跨vlan
  • 跟DR一样，响应报文直接发给client

缺点：

  • RS上必须安装运行IPIP模块
  • 多增加了一个IP头
  • LVS和RS上的tunl0虚拟网卡上配置同一个VIP（类似DR）

DR模式中LVS修改的是目的MAC

为什么IP TUN不要求同一个vlan

因为IP TUN中不是修改MAC来路由，所以不要求同一个vlan，只要求lvs和rs之间ip能通就行。DR模式要求的是lvs和RS之间广播能通

IP TUN性能

回包不走LVS，但是多做了一次封包解包，不如DR好

总结下 IP TUN的结构

图中红线是再次封装过的包，ipip是操作系统的一个内核模块。

DR可能在小公司用的比较多，IP TUN用的少一些，相对而言接下来的三种比较类似，用的也比较多，他们之间的可比较性很强，所以放在一块了。

原文链接
本文为云栖社区原创内容，未经允许不得转载。

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.mzph.cn/news/518498.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

JVM-SANDBOX：从阿里精准测试走出的开源贡献奖

JVM-SANDBOX：从阿里精准测试走出的开源贡献奖

阿里妹导读：稳定性是历年双11的技术质量保障核心。从 2016 年开始淘宝技术质量部潜心修行，创新地研发了一套实时无侵入的字节码增强框架，于是「JVM-SANDBOX」诞生了，并且顺手在 MTSC 大会上拿了开源贡献奖，今天&#x…
阅读更多...
EMR Spark Runtime Filter性能优化

EMR Spark Runtime Filter性能优化

背景 Join是一个非常耗费资源耗费时间的操作，特别是数据量很大的情况下。一般流程上会涉及底层表的扫描/shuffle/Join等过程, 如果我们能够尽可能的在靠近源头上减少参与计算的数据，一方面可以提高查询性能，另一方面也可以减少资源的消耗(网…
阅读更多...
集齐最后一块拼图，全栈Serverless时代正式开启

集齐最后一块拼图，全栈Serverless时代正式开启

近日腾讯云正式发布国内首个Serverless数据库新品——PostgreSQL for Serverless。相比普通云上数据库，该数据库能够最快1秒完成部署，成本降低70%。这款新型数据库将为数百万开发者带来更灵活的业务开发模式、更快捷的上云体验，以及更大空间的…
阅读更多...
Java-所有类型的Class对象

Java-所有类型的Class对象

public class Test04 {public static void main(String[] args) {Class c1 Object.class; // 类Class c2 Comparable.class; // 接口Class c3 String[].class; // 一位数组Class c4 int[][].class; // 二维数组Class c5 Override.class; // 注解Class c6 ElementType.cla…
阅读更多...
分布式服务架构下的混沌工程实践

分布式服务架构下的混沌工程实践

本文来自阿里巴巴高可用架构团队高级开发工程师肖长军（花名穹谷）在 GIAC（全球互联网架构大会）上的分享，包含三部分内容：（阿里巴巴中间件公众号对话框发送“混沌工程”，获取分享PPT&a…
阅读更多...
Java-类加载内存分析

Java-类加载内存分析

没有听懂 public class Test05 {public static void main(String[] args) {A a new A();System.out.println(A.m);/*1. 加载到内存&#xff0c;会产生一个类对应Class对象2. 链接&#xff0c; 链接结束后 m 03. 初始化<clinit>(){System.out.println("A类静态代码…
阅读更多...
小谈CDN回源函数计算的应用场景

小谈CDN回源函数计算的应用场景

CDN团队联合函数计算团队近期推出了一个全新功能&#xff0c;即通过CDN把回源流量指向函数计算进行处理&#xff0c;该功能旨在帮助CDN用户能通过函数计算快速处理和便捷处理回源数据为目的&#xff0c;用户仅仅需要在CDN回源地址填写函数计算的自定义域名即可把请求转发到函数…
阅读更多...
只需12 个步骤，就能在AWS中创建自定义VPC，用过都惊了！

只需12 个步骤，就能在AWS中创建自定义VPC，用过都惊了！

作者| Kunal Yadav译者 | 天道酬勤 责编| 徐威龙封图| CSDN下载于视觉中国在本文中&#xff0c;作者将创建一个具有公共子网和私有子网的自定义VPC。每个子网中都有一个EC2实例&#xff08;已安装WordPress&#xff09;。亚马逊VPC图标公共子网中的实例可以通过互联网访问&…
阅读更多...
阿里前端委员会主席圆心：未来前端的机会在哪里？

阿里前端委员会主席圆心：未来前端的机会在哪里？

阿里妹导读&#xff1a;在近期举办的行业大会上&#xff0c;阿里前端技术委员会主席&#xff0c;淘系技术部资深总监圆心发表了《前端路上的思考》的演讲&#xff0c;分别从前端的发展历程、今天的机会、如何引领新技术、前端价值这四个方面进行深入探讨。流年笑掷&#xff0c;…
阅读更多...
Java-分析类初始化

Java-分析类初始化

public class Test06 {static {System.out.println("Main类被加载");}public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {// 1. 主动引用 // Son son new Son();/* 结果Main类被加载父类被加载子类被加载*/// 反射也会产生主动引用 //…
阅读更多...
安卓应用开发顶级框架大盘点，总有一款适合你

安卓应用开发顶级框架大盘点，总有一款适合你

作者 | Slava Vaniukov译者 | 苏本如&#xff0c;责编 | 夕颜封图 | CSDN下载自视觉中国出品 | CSDN&#xff08;ID:CSDNnews&#xff09;随着软件开发向移动应用的转变&#xff0c;越来越多的企业意识到&#xff0c;移动应用程序对于企业和客户之间建立牢固的联系至关重要。这…
阅读更多...
蚂蚁金服王旭：开源的意义是把社区往前推进一步

蚂蚁金服王旭：开源的意义是把社区往前推进一步

互联网技术发展速度之快是所有从业者甚至非从业者都能感受到的。尤记得在世纪之交时&#xff0c;那时候互联网刚刚在中国开始向民用普及&#xff0c;不说支撑大规模的网站访问量的相关技术&#xff0c;就连 Linux、负载均衡甚至都没有被普遍使用。而在二十年之后&#xff0c;云…
阅读更多...
Java-类加载器-类运行时结构-。。。。

Java-类加载器-类运行时结构-。。。。

https://www.bilibili.com/video/BV1p4411P7V3?p16 获取注解信息 https://www.bilibili.com/video/BV1p4411P7V3?p11 https://www.bilibili.com/video/BV1p4411P7V3?p12 https://www.bilibili.com/video/BV1p4411P7V3?p13 https://www.bilibili.com/video/BV1p4411P7V3?p1…
阅读更多...
腾讯云成立星星海实验室，聚焦云原生服务器硬件研发

腾讯云成立星星海实验室，聚焦云原生服务器硬件研发

近日腾讯云宣布成立“星星海实验室”&#xff0c;这是腾讯历史上首个硬件工程实验室&#xff0c;也是腾讯云面向产业互联网加速技术自研的重要战略。 星星海取名自青海省果洛藏族自治州玛多星星海&#xff0c;以水为名&#xff0c;寓意灵动与智慧。据了解&#xff0c;星星海实…
阅读更多...
【从入门到放弃-Java】并发编程-NIO-Channel

【从入门到放弃-Java】并发编程-NIO-Channel

前言 上篇[【从入门到放弃-Java】并发编程-NIO使用]()简单介绍了nio的基础使用&#xff0c;本篇将深入源码分析nio中channel的实现。 简介 channel即通道&#xff0c;可以用来读、写数据&#xff0c;它是全双工的可以同时用来读写操作。这也是它与stream流的最大区别。 cha…
阅读更多...
【IPF2020】浪潮集团执行总裁、首席科学家王恩东：智慧计算、源动新基建

【IPF2020】浪潮集团执行总裁、首席科学家王恩东：智慧计算、源动新基建

CSDN记者于前方报道 众所周知计算力就是生产力&#xff0c;智慧计算改造升级了生产力三要素并最终驱动了人类社会的转型升级。具体来说&#xff0c;智慧计算将劳动者由人变成了人与人工智能的结合体&#xff0c;以此可以顺利实现指数级增长&#xff0c;将数据变成一种创新生产…
阅读更多...
使用Spark Streaming SQL基于时间窗口进行数据统计

使用Spark Streaming SQL基于时间窗口进行数据统计

1.背景介绍 流式计算一个很常见的场景是基于事件时间进行处理&#xff0c;常用于检测、监控、根据时间进行统计等系统中。比如埋点日志中每条日志记录了埋点处操作的时间&#xff0c;或者业务系统中记录了用户操作时间&#xff0c;用于统计各种操作处理的频率等&#xff0c;或…
阅读更多...
html-网页基本标签

html-网页基本标签

<!DOCTYPE html> <html lang"en"> <head><meta charset"UTF-8"><title>基本标签学习</title> </head> <body><!-- 标题标签 --> <h1>一级标签</h1> <h2>二级标签</h2> <…
阅读更多...
阿里AI再出神器，“你是什么垃圾”一拍便知

阿里AI再出神器，“你是什么垃圾”一拍便知

“干垃圾&#xff0c;还是湿垃圾&#xff1f;你是什么垃圾&#xff1f;” 相信魔都的小伙伴已经要被垃圾分类逼疯了&#xff0c;还要面临垃圾桶前&#xff0c;志愿者们的灵魂一问&#xff1a;“你是什么垃圾&#xff1f;” 更糟糕的是&#xff0c;垃圾分类&#xff0c;还要“…
阅读更多...
【IPF2020】浪潮集团高级副总裁彭震：智算中心 筑基智慧世界

【IPF2020】浪潮集团高级副总裁彭震：智算中心 筑基智慧世界

【快讯】浪潮关注智算中心&#xff0c;据浪潮集团高级副总裁彭震来看主要归结为几个主要问题&#xff0c;分别是算力、数据以及互联。此外针对智算中心的分析往往不仅仅是一个中心的单一要素&#xff0c;更多是很多中心之间彼此互联的关系&#xff0c;如何解决多元融合的问题才…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023