导读
本文首先讲述四层负载平衡技术的特点，而后通过发问的形式推导出四层负载均衡器的NAT模型和DR模型的工作原理。通过本文能够理解到四层负载平衡的技术特点、NAT模型和DR模型的工作原理、以及NAT模型和DR模型的优缺点。读者能够重点关注NAT模型到DR模型演进的起因(一种技术的诞生必定是为了补救现有技术的有余)。除此之外，读者能够多多关注一些根本的、底层的常识，比方内核空间、用户空间、计算机网络等。 为了叙述不便，文中将“四层负载均衡器” 简称为“FLB” (Four-tier Load Balancer)。
一、FLB在网络中的根本拓扑
FLB工作在OSI七层网络参考模型的第四层（传输管制层）,FLB上必须具备两个IP地址，VIP和DIP。VIP是裸露给客户端的拜访地址；DIP是FLB的散发IP，将数据包通过DIP所在的网卡发送给后端的实在提供服务的服务器（前面简称“RS”（Real Server）），如下图。
图1 FLB的根本网络拓扑图
其中CIP为客户端的ip，RIP为RS的ip。
二、四层负载平衡技术的特点
因为FLB工作在传输管制层，因而它对数据包的解决（转发）总是运行在内核态，不会产生内核态和用户态的切换。
尽管FLB工作在传输管制层，然而它并不会和client进行三次握手，它只是“偷窥”数据包中的ip地址和端口号，而后依据配置的规定进行数据包的转发，速度极快。
三、提出问题
在图1中，如果client发送数据包最终达到server1，因为client数据包的目标ip为VIP，当server1收到数据包时，发现数据包的目标ip居然不是本人的ip，那岂不会抛弃数据包？
四、NAT模型
NAT(Network Address Translation)模型,针对3中的问题，能够在FLB中减少对客户端的目标地址vip的地址转换，将vip转换成后端某一RS的ip，而后再将数据包发送进来，具体的网络拓扑如图2。
图2 FLB的NAT 模型的根本网络拓扑图
须要留神的是，下面的后端的server的默认网关须要配置成负载平衡服务器的地址。这样server响应的数据包能力回到负载平衡服务器上。
NAT模型的弊病
很显著的一点是，在做NAT地址转换时，会耗费负载平衡服务器cpu的算力。大多数状况下，client向server申请的数据报文很小，而server向client响应的数据报文很大，这就是“非对称”的。在通过NAT的形式实现负载平衡时，client申请报文和server返回的数据报文都要通过负载平衡服务器进行网络地址转换，如果申请的并发流量很大，那么大量并发的响应报文返回到FLB时，负载平衡服务器的网络带宽就会成为瓶颈。
五、DR(Direct Route)模型
间接路由模式能够解决NAT模型的两个弊病。DR模式不通过NAT地址转换，而是将server端返回的数据包的源ip间接写成VIP发送进来。这其中波及到几个要点：
- 因为server返回的数据包的源ip要写成vip，而不是rip，那么在server本地须要配置vip。并且这个vip必须是对外暗藏的，也就是说外界(客户端、负载均衡器)不能间接拜访到server中的vip，而是必须拜访负载均衡器裸露的vip。
- 在负载均衡器中，接管到client的数据包的源ip是cip，目标ip是负载均衡器裸露的vip，那么负载均衡器如何能力将该数据包发送给server呢？（因为server的vip是暗藏的，负载平衡服务器只能看到rip）。在DR模式中，是通过MAC地址坑骗的形式来实现。负载平衡服务器接管到client的申请数据包之后，将目标MAC地址替换为后端某一台server1的MAC地址（替换之前，目标MAC地址为负载均衡器的MAC地址），而后将数据包发送进来，进行点到点通信，这样server1就收到了client的数据包。 点对点通信依赖的是MAC地址（数据链路层）。
- 基于上述内容：要实现负载均衡器和后端server点对点通信，因而束缚了：负载平衡服务器的DIP和后端的server必须在同一个机房(局域网)。
依据下面的推导，DR模型的根本网络拓扑如图3所示。
图 3 FLB的DR 模型的根本网络拓扑图
在RS中如何配置VIP，如何实现VIP暗藏？且听下回分解：LVS DR模型试验搭建与验证。
作者：京东物流 伍泓全
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