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辛先森科技说 还学不会算我输，深入理解LVS( 四 )


静态数据通常保存在网络文件系统(例如NFS和CIFS)中 ， 以便可以由所有服务器节点共享数据 。
但是 ， 单个网络文件系统的可伸缩性受到限制 ， 例如 ， 单个NFS/CIFS只能支持4到8个服务器的数据访问 。
对于大型集群系统 ， 分布式/集群文件系统可以用于共享存储 ， 例如GPFS ， Coda和GFS ， 然后共享存储也可以根据系统需求进行扩展 。
LVS负载均衡的基本原理
Netfilter的基本原理
在介绍LVS负载均衡基本原理之前 ， 先说一下Netfilter的基本原理 。 因为LVS是基于Linux内核中Netfilter框架实现的负载均衡系统 。
Netfilter其实很复杂也很重要 ， 平时说的Linux防火墙就是Netfilter ， 不过我们操作的还是iptables ， iptables和Netfilter是Linux防火墙组合工具 ， 是一起来完成系统防护工作的 。
iptables是位于用户空间 ， 而Netfilter是位于内核空间 。 iptables只是用户空间编写和传递规则的工具而已 ， 真正工作的还是Netfilter 。
两者间的区别：Netfilter是内核态的Linux防火墙机制 ， 它作为一个通用、抽象的框架 ， 提供了一整套的hook函数管理机制 ， 提供数据包过滤、网络地址转换、基于协议类型的连接跟踪的功能 ， 可在数据包流经过程中 ， 根据规则设置若干个关卡(hook函数)来执行相关操作 。
它共设置了5个点 ， 包括：
prerouting：在对数据包做路由选择之前 ， 将应用此链中的规则 。 input：当收到访问防火墙本机地址的数据包时 ， 将应用此链中的规则 。 forward：当收到需要通过防火中转发给其他地址的数据包时 ， 将应用此链中的规则 。 output：当防火墙本机向外发送数据包时 ， 将应用此链中的规则 。 postrouting：在对数据包做路由选择之后 ， 将应用此链中的规则 。iptable是用户层的工具 ， 提供命令行接口 ， 能够向Netfilter中添加规则策略 ， 从而实现报文过滤 ， 修改等功能 。
通过下图我们可以来了解下Netfilter的工作机制：
辛先森科技说 还学不会算我输，深入理解LVS
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当数据包通过网络接口进入时 ， 经过链路层之后进入网络层到达PREROUTING ， 然后根据目标IP地址进行查找路由 。
如目标IP是本机 ， 数据包会传到INPUT上 ， 经过协议栈后根据端口将数据送到相应的应用程序;应用程序将请求处理后把响应数据包发送至OUTPUT里 ， 最终通过POSTROUTING后发送出网络接口 。
如目标IP不是本机 ， 并且服务器开启了FORWARD参数 ， 这时会将数据包递送给FORWARD ， 最后通过POSTROUTING后发送出网络接口 。
LVS的基本原理
辛先森科技说 还学不会算我输，深入理解LVS
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LVS基于Netfilter框架 ， 工作在INPUT链上 ， 在INPUT链上注册ip_vs_inHOOK函数 ， 进行IPVS相关主流程 。
详细原理概述如下：
①当客户端用户访问www.baidu.com网站时 ， 用户访问请求通过层层网络 ， 最终通过交换机进入LVS服务器网卡进入内核空间层 。
②进入PREROUTING后通过查找路由 ， 确定访问目的VIP是本机IP地址的话 ， 数据包将进入INPUT链中 。
③因为IPVS工作在INPUT链上 ， 会根据访问的VIP和端口判断请求是否为IPVS服务 ， 是的情况下 ， 则调用注册的IPVSHOOK函数 ， 进行IPVS相关流程 ， 并强制修改数据包的相关数据 ， 并将数据包发往POSTROUTING链中 。
④POSTROUTING链收到数据包后 ， 将根据目标IP地址服务器 ， 通过路由选路 ， 将数据包最终发送至后端真实服务器中 。
上面就是我们所介绍的LVS的工作原理 ， 那么LVS负载均衡还包括三种工作模式 ， 且每种模式工作原理都有所不同 ， 适用于不同应用场景 ， 其最终目的都是能实现均衡的流量调度和良好的扩展性 。
LVS负载均衡的三种工作模式


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