LVS四种工作模式原理

LVS 是 Linux Virtual Server ：Linux 虚拟服务器；是一个虚拟的服务器集群多台机器 LB IP。

负载调度器(load balancer) ：它是整个LVS 集群对外的前端机器，负责将client请求发送到一组服务器[多台LB IP]上执行，而client端认为是返回来一个同一个IP通常把这个IP 称为虚拟IP/VIP
服务器池(server pool) ：一组真正执行client 请求的服务器，一般是我们的web服务器；除了web，还有FTP，MAIL，DNS
共享存储(shared stored) ：它为 server pool 提供了一个共享的存储区，很容易让服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务

常用术语

VS：Virtual Server #虚拟服务，一个抽象的服务，用于最开始接收 web 请求的服务
Director, Balancer #负载均衡器、分发器
RS：Real Server # 真正提供服务的服务器
CIP: Client IP #用户端IP，发起请求的客户端 IP，一般是公网 IP
VIP：Director Virtual IP #负载均衡器虚拟IP
DIP：Director IP #负载均衡器IP
RIP：Real Server IP #真正提供 web 服务的服务器的 IP

（1）直接路由模式（LVS-DR）
互联网使用比较多的一种模式
DR模式是通过改写请求报文的目标MAC地址，将请求发给真实服务器的，而真实服务器响应后的处理结果直接返回给客户端用户。同TUN模式一样，DR模式可以极大的提高集群系统的伸缩性。而且DR模式没有IP隧道的开销，对集群中的真实服务器也没有必要必须支持IP隧道协议的要求。但是要求调度器LB与真实服务器RS都有一块网卡连接到同一物理网段上，必须在同一个局域网环境。

DR模式特点
优点：和TUN（隧道模式）一样，负载均衡器也只是分发请求，应答包通过单独的路由方法返回给客户端。与VS-TUN相比，VS-DR这种实现方式不需要隧道结构，因此可以使用大多数 *** 作系统做为物理服务器。
缺点：（不能说缺点，只能说是不足）要求负载均衡器的网卡必须与物理网卡在一个物理段上。

（2）NAT模式（LVS-NAT）
NAT模式是通过网络地址转换的方法来实现调度的。首先调度器(LB)接收到客户的请求数据包时（请求的目的IP为VIP），根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器（RS）。然后调度就把客户端发送的请求数据包的目标IP地址及端口改成后端真实服务器的IP地址（RIP）,这样真实服务器（RS）就能够接收到客户的请求数据包了。真实服务器响应完请求后，查看默认路由（NAT模式下我们需要把RS的默认路由设置为LB服务器。）把响应后的数据包发送给LB,LB再接收到响应包后，把包的源地址改成虚拟地址（VIP）然后发送回给客户端。

NAT模式特点：
1、NAT技术将请求的报文和响应的报文都需要通过LB进行地址改写，因此网站访问量比较大的时候LB负载均衡调度器有比较大的瓶颈，一般要求最多之能10-20台节点
2、只需要在LB上配置一个公网IP地址就可以了。
3、每台内部的节点服务器的网关地址必须是调度器LB的内网地址。
4、NAT模式支持对IP地址和端口进行转换。即用户请求的端口和真实服务器的端口可以不一致。

（3）Full NAT模式（LVS-FullNAT）
客户端对VIP发起请求，Director接过请求发现是请求后端服务。Direcrot对请求报文做full-nat，把源ip改为Dip，把目标ip转换为任意后端RS的rip，然后发往后端，rs接到请求后，进行响应，响应源ip为Rip，目标ip还是DIP，又内部路由路由到Director,Director接到响应报文，进行full-nat。将源地址为VIP，目标地址改为CIP
请求使用DNAT，响应使用SNAT

Full NAT模式特点：
FULL NAT 模式也不需要 LBIP 和realserver ip 在同一个网段；
full nat 跟nat 相比的优点是：保证RS回包一定能够回到LVS；因为源地址就是LVS==> 不确定
full nat 因为要更新sorce ip 所以性能正常比nat 模式下降 10%

(4）IP隧道模式（LVS-Tunnel）
采用NAT模式时，由于请求和响应的报文必须通过调度器地址重写，当客户请求越来越多时，调度器处理能力将成为瓶颈。为了解决这个问题，调度器把请求的报文通过IP隧道转发到真实的服务器。真实的服务器将响应处理后的数据直接返回给客户端。这样调度器就只处理请求入站报文，由于一般网络服务应答数据比请求报文大很多，采用VS/TUN模式后，集群系统的最大吞吐量可以提高10倍。
它和NAT模式不同的是，它在LB和RS之间的传输不用改写IP地址。而是把客户请求包封装在一个IP tunnel里面，然后发送给RS节点服务器，节点服务器接收到之后解开IP tunnel后，进行响应处理。并且直接把包通过自己的外网地址发送给客户不用经过LB服务器。

ip隧道模式特点：
负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器，而RS将应答包直接发给用户。所以，减少了负载均衡器的大量数据流动，负载均衡器不再是系统的瓶颈，就能处理很巨大的请求量，这种方式，一台负载均衡器能够为很多RS进行分发。而且跑在公网上就能进行不同地域的分发。
隧道模式的RS节点需要合法IP，这种方式需要所有的服务器支持”IP Tunneling”(IP Encapsulation)协议，服务器可能只局限在部分Linux系统上。

四种模式性能比较：
因为DR模式 IP TUNELL 模式都是在package in 时经过LVS ，在package out是直接返回给client，所以二者的性能比NAT 模式高，但IP TUNNEL 因为是TUNNEL 模式比较复杂，其性能不如DR模式；
FULL NAT 模式因为不仅要更换 DST IP 还更换 SOURCE IP 所以性能比NAT 下降10%
4种模式的性能如下：DR ==> IP TUNNEL ==>NAT ==>FULL NAT

很多组织机构慢慢的在不同的服务器和地点部署SQL Server数据库——为各种应用和目的——开始考虑通过SQL Server集群的方式来合并。
将SQL Server实例和数据库合并到一个中心的地点可以减低成本，尤其是维护和软硬件许可证。此外，在合并之后，可以减低所需机器的数量，这些机器就可以用于备用。
当寻找一个备用，比如高可用性的环境，企业常常决定部署Microsoft的集群架构。我常常被问到小的集群(由较少的节点组成)SQL Server实例和作为中心解决方案的大的集群哪一种更好。在我们比较了这两个集群架构之后，我让你们自己做决定。
什么是Microsoft集群服务器
MSCS是一个Windows Server企业版中的内建功能。这个软件支持两个或者更多服务器节点连接起来形成一个“集群”，来获得更高的可用性和对数据和应用更简便的管理。MSCS可以自动的检查到服务器或者应用的失效，并从中恢复。你也可以使用它来(手动)移动服务器之间的负载来平衡利用率以及无需停机时间来调度计划中的维护任务。
这种集群设计使用软件“心跳”来检测应用或者服务器的失效。在服务器失效的事件中，它会自动将资源(比如磁盘和IP地址)的所有权从失效的服务器转移到活动的服务器。注意还有方法可以保持心跳连接的更高的可用性，比如站点全面失效的情况下。
MSCS不要求在客户计算机上安装任何特殊软件，因此用户在灾难恢复的经历依赖于客户-服务器应用中客户一方的本质。客户的重新连接常常是透明的，因为MSCS在相同的IP地址上重启应用、文件共享等等。进一步，为了灾难恢复，集群的节点可以处于分离的、遥远的地点。
在集群服务器上的SQL Server
SQL Server 2000可以配置为最多4个节点的集群，而SQL Server 2005可以配置为最多8个节点的集群。当一个SQL Server实例被配置为集群之后，它的磁盘资源、IP地址和服务就形成了集群组来实现灾难恢复。
SQL Server 2000允许在一个集群上安装16个实例。根据在线帮助，“SQL Server 2005在一个服务器或者处理器上可以支持最多50个SQL Server实例，”但是，“只能使用25个硬盘驱动器符，因此如果你需要更多的实例，那么需要预先规划。”
注意SQL Server实例的灾难恢复阶段是指SQL Server服务开始所需要的时间，这可能从几秒钟到几分钟。如果你需要更高的可用性，考虑使用其他的方法，比如log shipping和数据库镜像。
单个的大的SQL Server集群还是小的集群
下面是大的、由更多的节点组成的集群的优点：
◆更高的可用新(更多的节点来灾难恢复)。
◆更多的负载均衡选择(更多的节点)。
◆更低廉的维护成本。
◆增长的敏捷性。多达4个或者8个节点，依赖于SQL版本。
◆增强的管理性和简化环境(需要管理的少了)。
◆更少的停机时间(灾难恢复更多的选择)。
◆灾难恢复性能不受集群中的节点数目影响。
下面是单个大的集群的缺点：
◆集群节点数目有限(如果需要第9个节点怎么办)。
◆在集群中SQL实例数目有限。
◆没有对失效的防护——如果磁盘阵列失效了，就不会发生灾难恢复。
◆使用灾难恢复集群，无法在数据库级别或者数据库对象级别，比如表，创建灾难恢复集群。
虚拟化和集群
虚拟机也可以参与到集群中，虚拟和物理机器可以集群在一起，不会发生问题。SQL Server实例可以在虚拟机上，但是性能可能会受用影响，这依赖于实例所消耗的资源。在虚拟机上安装SQL Server实例之前，你需要进行压力测试来验证它是否可以承受必要的负载。
在这种灵活的架构中，如果虚拟机和物理机器集群在一起，你可以在虚拟机和物理机器之间对SQL Server进行负载均衡。比如，使用虚拟机上的SQL Server实例开发应用。然后在你需要对开发实例进行压力测试的时候，将它灾难恢复到集群中更强的物理机器上。
集群服务器可以用于SQL Server的高可用性、灾难恢复、可扩展性和负载均衡。单个更大的、由更多的节点组成的集群往往比小的、只有少数节点的集群更好。大个集群允许更灵活环境，为了负载均衡和维护，实例可以从一个节点移动到另外的节点。

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