LVS NAT模式簡介

LVS 簡稱 Linux Virtual Server，在實際環境中經常作為B/S結構的網路應用中的負載平衡器來使用，工作在7層網路模型中的，網路層，也就是通常說的IP層，由於資料的處理是在Linux核心態完成的，所以效能很高，比起 Apache，Nginx，Haproxy來說，效能不在一個層級。
 
這裡我簡單畫一下LVS在應用時的部署環境：

簡單解釋一下一個使用者訪問www.opencfg.com的流程：
 
1.使用者在瀏覽器輸入http://www.opencfg.com, 使用者的電腦通過網路詢問DNS，www.opencfg.com網域名稱的IP地址
2.DNS伺服器通過使用者的地址，在伺服器列表裡選擇一個距離使用者最近的LVS虛擬服務IP地址(VIP)
3.使用者瀏覽器通過DNS獲得的IP地址，訪問LVS伺服器
4.這裡有三種LVS的使用方法：
(1).NAT模式
(2).DR模式，直接路由
(3).TUN模式，IP隧道
5.如果採用NAT模式，那麼會產生步驟5，web伺服器將資料返回給LVS
6.如果採用DR/TUN模式，資料將由web伺服器直接返回給使用者(此時web伺服器需要外網IP地址)，NAT模式，是web伺服器先返回給LVS(這裡web伺服器不需要外網IP), LVS再返回給使用者
 
 
LVS的核心技術在與三種方法的使用，這裡先介紹第一種模式，NAT
 
一、傳統的NAT模式

使用者訪問的步驟如，其中LVS NAT模式會根據一張調度列表，選擇一個Apache的IP地址，將資料包轉寄
 
調度列表如下：
 
Protocol Virtual IP Address Port Real IP Address Port
TCP  74.125.71.99 80 192.168.1.201 80
192.168.1.202 80
 
 
訪問Web服務的報文可能有以下的源地址和目標地址：

source 220.181.112.143:3879 dest 74.125.71.99:80
 
LVS從調度列表中選出一台伺服器，例如是192.168.1.201:80。該報文的dest目標地址將會被改寫為192.168.1.201:80，並將它發送給選出的Apache Server
source 220.181.112.143:3879 dest 192.168.1.201:80
 
從Apache Server返回到LVS的響應報文如下：
source 192.168.1.201:80 dest 220.181.112.143.3879
 
這裡source地址是Apache Server所在的內網地址，響應報文的源地址會被改寫為LVS的地址74.125.71.99:80，再將報文發送給使用者
source 74.125.71.99:80 dest 220.181.112.143.3879
 
這樣，使用者認為是從LVS(74.125.71.99:80)得到正確的響應，而不會知道該請求是Apache Server 192.168.1.201還是伺服器Apache Server 192.168.1.202處理的，從而完成了內網地址與外網地址的轉換。
 
NAT模式的最大的優點在於：
 
1.節省外網IP
    不佔用外網IP地址，對於IPV4地址短缺的現狀，是個不錯的選擇。
2.非侵入性
   不需要對Apache Server做任何設定，只需要一個內網IP地址即可，對使用者來說，內部的Apache Server是透明的
   還有一點很重要，在NAT模式工作的LVS的Linux系統上不需要修改MTU的大小，完全輸入一種非侵入式，輕量級的
   做法。
3.安全性
   NAT的網路結構呈現為一種類似防火牆的私人網結構，通過內部IP地址，將服務結點池
   同互連網隔離開來。服務結點無法和用戶端直接通訊，不論是請求資料還是應答資料，都需要經過負載平衡器進行IP
   包處理工作，方便一些集中處理操作。
 
NAT模式的缺點在於：
 
要對進入和流出叢集的網路包進行改寫包頭地址的工作，在負荷比較重的時候會影響整個叢集的效能，負載平衡器容易成為瓶頸。
 
為瞭解決NAT模式出現瓶頸，可以使用DR與TUN模式改造，下次有時間再寫。