LVS三种负载平衡NAT、Tun和DR模式的工作过程及优缺点

一、工作过程

1. VS-NAT

   

• 客户端哀求：客户端发送哀求到LVS（Director Server）的VIP（Virtual IP）。
  
• 地点转换：Director Server吸收到哀求后，修改数据包的目的IP地点为某台Real Server的真实IP地点（RIP），同时将源IP地点改为自身的IP地点，然后将数据包转发给选中的Real Server。
  
• 服务处理：Real Server处理哀求并将响应数据返回给Director Server。
  
• 返回客户端：Director Server再将响应数据的源IP地点改回VIP，然后发送给客户端。
  

  2. VS-DR

   

• 客户端哀求：客户端发送哀求到LVS（Director Server）的VIP。
  
• 直接路由：Director Server仅修改数据包的MAC地点为选定Real Server的MAC地点，而IP地点保持稳定，然后将数据包直接发送到Real Server。
  
• 服务处理：Real Server根据目的IP地点（即VIP）处理哀求并直接将响应数据发送给客户端。
  

  3. VS-TUN

   

• 封装转发：Director Server吸收到客户端的哀求后，将整个数据包封装在一个新的IP隧道报文中，源IP为Director Server的IP，目的IP为Real Server的IP，然后发送给Real Server。
  
• 解封装处理：Real Server吸收到隧道报文后，解封装得到原始哀求，处理哀求并将响应直接发送给客户端。
  

  二、优缺点对比

1. VS-NAT

优点

• 配置简单：NAT模式在配置和摆设上相对简单，对服务器的改动较小，只必要在负载平衡器上进行地点转换配置。
  
• 支持端口映射：NAT模式支持端口映射功能，可以将不同的服务映射到不同的后端服务器上，提高了服务的灵活性和可扩展性。
  
• 服务器利用私有地点：在NAT模式下，后端服务器可以利用私有IP地点，不必要为每台服务器分配公网IP，节省了IP资源。
  

缺点

• 性能瓶颈：由于所有的哀求包和应答包都必要经过负载平衡器进行地点转换，因此当服务器节点数量较多或流量较大时，负载平衡器容易成为性能瓶颈。
  
• 扩展性受限：随着服务器节点的增加，负载平衡器的处理压力也会增大，限制了系统的扩展性。
  
• 同一VLAN要求：NAT模式下，负载平衡器和后端服务器必要在同一VLAN内，这限制了系统的摆设灵活性。
  

2. VS-DR

 优点

• 高性能：由于应答包直接由后端服务器返回给客户端，不经过负载平衡器，因此DR模式具有高性能和低延迟的特点。
  
• 扩展性好：随着服务器节点的增加，系统的处理能力和吞吐量也会相应增加，具有良好的扩展性。
  
• 支持多数操作系统：DR模式对后端服务器的操作系统没有特殊要求，可以利用大多数操作系统作为物理服务器。
  

缺点

• 配置复杂：DR模式必要在负载平衡器和后端服务器之间进行ARP哀求的处理和VIP的配置，配置相对复杂。
  
• 同一VLAN要求：和NAT模式一样，DR模式下负载平衡器和后端服务器也必要在同一VLAN内，这限制了系统的摆设灵活性。
  
• 不支持端口映射：由于DR模式是基于IP层的负载平衡，因此不支持端口映射功能。
  

3. VS-TUN

优点

• 灵活性高：TUN模式可以跨越不同的物理网络，后端服务器可以位于不同的VLAN或地理位置，提高了系统的灵活性和可扩展性。
  
• 减少负载平衡器压力：由于应答包直接由后端服务器返回给客户端，不经过负载平衡器，因此减轻了负载平衡器的处理压力。
  
• 支持异地摆设：TUN模式可以在不同的地理位置摆设后端服务器，实现了服务的异地冗余和负载平衡。
  

缺点

• 配置复杂：TUN模式必要在后端服务器上安装IPIP模块，并进行封装息争封装操作，配置相对复杂。
  
• 增加处理开销：由于每个数据包都必要进行封装息争封装操作，因此会增加一定的处理开销和延迟。
  
• 依靠特定协议：TUN模式依靠于IP隧道协议，必要在后端服务器上支持该协议才气实现负载平衡。 
  

	NAT模式	TUN模式	DR模式
RS操作系统	不限	支持隧道	禁用arp
支持网络	私网	私网、公网	私网
性能	受限于负载平衡器的处理能力	性能较好	高性能，响应报文直接由后端服务器返回给客户端
扩展性	受限	扩展性良好	易于扩展
调治器和服务器网络	可跨网络	可跨网络	不可跨网络
调治器数量服务器数量	少（10-20）	多	多
RS服务器网关	指向到调治器DIP	指向到路由	指向到路由

NAT模式适合小规模集群，Tun模式适合跨网段负载平衡，DR模式适合高并发、大规模的负载平衡需求。

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