负载均衡技术比较及一种负载均衡集群模式推荐

常用的负载均衡有很多模式，例如：

硬件F5：四七层负载均衡，性能牛，主备模式，缺点贵。。

keepalive+lvs：四层负载均衡，缺点， 一般为主备模式，有性能瓶颈

keepalive+nginx：七层 负载均衡，缺点，一般为主备模式，有性能瓶颈

DNS：缺点：切换慢

推荐使用 ospf+lvs方式。利用ospf实现lvs的集群负载均衡，首先先简单回顾一下lvs的几种模式：

一、NAT模式（VS-NAT）

原理：就是把客户端发来的数据包的IP头的目的地址，在负载均衡器上换成其中一台RS的IP地址，并发至此RS来处理,RS处理完成后把数据交给经过负载均衡器,负载均衡器再把数据包的原IP地址改为自己的IP，将目的地址改为客户端IP地址即可｡期间,无论是进来的流量,还是出去的流量,都必须经过负载均衡器｡

优点：集群中的物理服务器可以使用任何支持TCP/IP操作系统，只有负载均衡器需要一个合法的IP地址。

缺点：扩展性有限。当服务器节点过多时，大量的数据包都交汇在负载均衡器那，速度就会变慢！

二、IP隧道模式（VS-TUN）

原理：首先要知道，互联网上的大多Internet服务的请求包很短小，而应答包通常很大。那么隧道模式就是，把客户端发来的数据包，封装一个新的IP头标记(仅目的IP)发给RS,RS收到后,先把数据包的头解开,还原数据包,处理后,直接返回给客户端,不需要再经过负载均衡器｡注意,由于RS需要对负载均衡器发过来的数据包进行还原,所以说必须支持IPTUNNEL协议｡所以,在RS的内核中,必须编译支持IPTUNNEL这个选项

优点：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。

缺点：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。

三、直接路由模式（VS-DR）

原理：负载均衡器和RS都使用同一个IP对外服务｡但只有DR对ARP请求进行响应,所有RS对本身这个IP的ARP请求保持静默｡也就是说,网关会把对这个服务IP的请求全部定向给DR,而DR收到数据包后根据调度算法,找出对应的RS,把目的MAC地址改为RS的MAC（因为IP一致）并将请求分发给这台RS｡这时RS收到这个数据包,处理完成之后，由于IP一致，可以直接将数据返给客户，则等于直接从客户端收到这个数据包无异,处理后直接返回给客户端｡由于负载均衡器要对二层包头进行改换,所以负载均衡器和RS之间必须在一个广播域,也可以简单的理解为在同一台交换机上｡

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操作系统做为物理服务器。

缺点：RS和LVS要在同一个VLAN下。另外TUN和DR模式还需要RS本身可以直接访问客户端。

ospf+lvs实现如下图：

在路由器和master之间跑ospf协议，可以通过ospf的等价多路径（或者根据目标IP奇偶）实现master的负载均衡。

在master机器上运行quagga模拟ospf协议，master上同时还运行lvs。

master和web01上的交换机之间也跑的ospf协议。

假设用户（1.1.1.1）访问数据中心服务（2.2.2.2），其中2.2.2.2是所有master 的VIP，访问路径：

用户通过运营商网络访问到数据中心路由，即1.1.1.1 -> 2.2.2.2 ，数据中心路由通过ospf找到 master(具体访问哪台mater可以有不同的策略，例如可以通过用户访问的目的IP进行哈希 )。

master将经过nat将访问请求变为：3.3.3.3（所有master对应的内网VIP） -> 4.4.4.4（web01 ）。

经过内部ospf后将数据包发给web01，web01处理完后返还给master，返还master也走的ospf协议。

注意：

利用了lvs的FULLNAT模式： 相比NAT模式，FullNAT多了一个Local IP，IP地址转换时，源和目的IP都改了。FULLNAT一个最大的问题是：RealServer无法获得用户IP；为了解决这个问题我们提出了TOA的概念，主要原理是：将client address放到了TCP Option里面带给后端RealServer，RealServer上通过toa内核模块hack了getname函数，给用户态返回TCP Option中的client ip。

可以选择开启或关闭LVS-SYNPROXY模式，开启的话即客户端和lvs会建立tcp连接，lvs在和后端服务器建立tcp连接，好处是可以抵御ddos攻击，但是也有问题，例如上面我们通过2.2.2.2访问到了集群模式的mater1，master1和web01建立连接时通过TCP三次握手，第一次master1向web01发起第一次握手，其中发起端IP为3.3.3.3（所有master对应的内网VIP），第二次web01会向3.3.3.3回复一个ACK，但是可能会回复给3.3.3.3对应的master2的lvs。这样的话就无法建立TCP连接，就出问题了。但是如果lvs关闭LVS-SYNPROXY模式就没有问题，因为这个时候lvs只是一个穿透路由，只是把IP数据包进行了转发，并没有建立tcp连接，从哪个lvs走都OK，其实就是客户端（1.1.1.1）和web01（4.4.4.4）直接建立了连接。

---------------END--------------