LVS三种负载均衡NAT、Tun和DR模式的工作过程及优缺点

一、工作过程

1. VS-NAT

• 客户端请求：客户端发送请求到LVS（Director Server）的VIP（Virtual IP）。
• 地址转换：Director Server接收到请求后，修改数据包的目的IP地址为某台Real Server的真实IP地址（RIP），同时将源IP地址改为自身的IP地址，然后将数据包转发给选中的Real Server。
• 服务处理：Real Server处理请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地址改回VIP，然后发送给客户端。

2. VS-DR

• 客户端请求：客户端发送请求到LVS（Director Server）的VIP。
• 直接路由：Director Server仅修改数据包的MAC地址为选定Real Server的MAC地址，而IP地址保持不变，然后将数据包直接发送到Real Server。
• 服务处理：Real Server根据目的IP地址（即VIP）处理请求并直接将响应数据发送给客户端。

3. VS-TUN

• 封装转发：Director Server接收到客户端的请求后，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，目标IP为Real Server的IP，然后发送给Real Server。
• 解封装处理：Real Server接收到隧道报文后，解封装得到原始请求，处理请求并将响应直接发送给客户端。

二、优缺点对比

1. VS-NAT

优点

1. 配置简单：NAT模式在配置和部署上相对简单，对服务器的改动较小，只需要在负载均衡器上进行地址转换配置。
2. 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。
3. 服务器使用私有地址：在NAT模式下，后端服务器可以使用私有IP地址，不需要为每台服务器分配公网IP，节约了IP资源。

缺点

1. 性能瓶颈：由于所有的请求包和应答包都需要经过负载均衡器进行地址转换，因此当服务器节点数量较多或流量较大时，负载均衡器容易成为性能瓶颈。
2. 扩展性受限：随着服务器节点的增加，负载均衡器的处理压力也会增大，限制了系统的扩展性。
3. 同一VLAN要求：NAT模式下，负载均衡器和后端服务器需要在同一VLAN内，这限制了系统的部署灵活性。

2. VS-DR

 优点

1. 高性能：由于应答包直接由后端服务器返回给客户端，不经过负载均衡器，因此DR模式具有高性能和低延迟的特点。
2. 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。
3. 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，可以使用大多数操作系统作为物理服务器。

缺点

1. 配置复杂：DR模式需要在负载均衡器和后端服务器之间进行ARP请求的处理和VIP的配置，配置相对复杂。
2. 同一VLAN要求：和NAT模式一样，DR模式下负载均衡器和后端服务器也需要在同一VLAN内，这限制了系统的部署灵活性。
3. 不支持端口映射：由于DR模式是基于IP层的负载均衡，因此不支持端口映射功能。

3. VS-TUN

优点

1. 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。
2. 减少负载均衡器压力：由于应答包直接由后端服务器返回给客户端，不经过负载均衡器，因此减轻了负载均衡器的处理压力。
3. 支持异地部署：TUN模式可以在不同的地理位置部署后端服务器，实现了服务的异地冗余和负载均衡。

缺点

1. 配置复杂：TUN模式需要在后端服务器上安装IPIP模块，并进行封装和解封装操作，配置相对复杂。
2. 增加处理开销：由于每个数据包都需要进行封装和解封装操作，因此会增加一定的处理开销和延迟。
3. 依赖特定协议：TUN模式依赖于IP隧道协议，需要在后端服务器上支持该协议才能实现负载均衡。 

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