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LVS集群中的IP负载均衡技术


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VS/NAT的配置如下表所示,所有到IP地址为202.103.106.5和端口为80的流量都被负载均衡地调度的真实服务器172.16.0.2: 80和172.16.0.3:8000上。目标地址为202.103.106.5:21的报文被转移到172.16.0.3:21上。而到其他端口的报文将被拒绝。



Protocol Virtual IP Address Port Real IP Address Port Weight 



TCP 202.103.106.5 80 172.16.0.2 80 1 



172.16.0.3 8000 2 



TCP 202.103.106.5 21 172.16.0.3 21 1 



从以下的例子中,我们可以更详细地了解报文改写的流程。



访问Web服务的报文可能有以下的源地址和目标地址:



SOURCE 202.100.1.2:3456 DEST 202.103.106.5:80 



调度器从调度列表中选出一台服务器,例如是172.16.0.3:8000。该报文会被改写为如下地址,并将它发送给选出的服务器。



SOURCE 202.100.1.2:3456 DEST 172.16.0.3:8000 



从服务器返回到调度器的响应报文如下:



SOURCE 172.16.0.3:8000 DEST 202.100.1.2:3456 



响应报文的源地址会被改写为虚拟服务的地址,再将报文发送给客户:



SOURCE 202.103.106.5:80 DEST 202.100.1.2:3456 



这样,客户认为是从202.103.106.5:80服务得到正确的响应,而不会知道该请求是服务器172.16.0.2还是服务器172.16.0.3处理的。

4. 通过IP隧道实现虚拟服务器(VS/TUN)



在VS/NAT的集群系统中,请求和响应的数据报文都需要通过负载调度器,当真实服务器的数目在10台和20台之间时,负载调度器将成为整个集群系统的新瓶颈。大多数Internet服务都有这样的特点:请求报文较短而响应报文往往包含大量的数据。如果能将请求和响应分开处理,即在负载调度器中只负责调度请求而响应直接返回给客户,将极大地提高整个集群系统的吞吐量。



IP隧道(IP tunneling)是将一个IP报文封装在另一个IP报文的技术,这可以使得目标为一个IP地址的数据报文能被封装和转发到另一个IP地址。IP隧道技术亦称为IP封装技术(IP encapsulation)。IP隧道主要用于移动主机和虚拟私有网络(Virtual Private Network),在其中隧道都是静态建立的,隧道一端有一个IP地址,另一端也有唯一的IP地址。



我们利用IP隧道技术将请求报文封装转发给后端服务器,响应报文能从后端服务器直接返回给客户。但在这里,后端服务器有一组而非一个,所以我们不可能静态地建立一一对应的隧道,而是动态地选择一台服务器,将请求报文封装和转发给选出的服务器。这样,我们可以利用IP隧道的原理将一组服务器上的网络服务组成在一个IP地址上的虚拟网络服务。VS/TUN的体系结构如图4所示,各个服务器将VIP地址配置在自己的IP隧道设备上。



 







图4:VS/TUN的体系结构


VS/TUN的工作流程如图5所示:它的连接调度和管理与VS/NAT中的一样,只是它的报文转发方法不同。调度器根据各个服务器的负载情况,动态地选择一台服务器,将请求报文封装在另一个IP报文中,再将封装后的IP报文转发给选出的服务器;服务器收到报文后,先将报文解封获得原来目标地址为VIP 的报文,服务器发现VIP地址被配置在本地的IP隧道设备上,所以就处理这个请求,然后根据路由表将响应报文直接返回给客户。



 











图5:VS/TUN的工作流程

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