Linux服務器集群系統中如何通過IP隧道實現虛擬服務器

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Linux服務器集群系統是當代許多公司采用的解決方案，Linux服務器集群通過多臺機器連接起來，處理復雜的問題。可以將同構或者異構的計算機連接起來，協同完成特定的任務。這樣就構成了集群。LVS是Linux virtual server的縮寫，他的意思是Linux虛擬機服務。

在VS/NAT的集群系統中，請求和響應的數據報文都需要通過負載調度器，當真實服務器的數目在10臺和20臺之間時，負載調度器將成為整個集群系統的新瓶頸。大多數Internet服務都有這樣的特點：請求報文較短而響應報文往往包含大量的數據。如果能將請求和響應分開處理，即在負載調度器中只負責調度請求而響應直接返回給客戶，將極大地提高整個集群系統的吞吐量。

IP隧道(IP tunneling)是將一個IP報文封裝在另一個IP報文的技術，這可以使得目標為一個IP地址的數據報文能被封裝和轉發到另一個IP地址。IP隧道技術亦稱為IP封裝技術(IP encapsulation)。IP隧道主要用于移動主機和虛擬私有網絡(Virtual Private Network)，在其中隧道都是靜態建立的，隧道一端有一個IP地址，另一端也有***的IP地址。

我們利用IP隧道技術將請求報文封裝轉發給后端服務器，響應報文能從后端服務器直接返回給客戶。但在這里，后端服務器有一組而非一個，所以我們不可能靜態地建立一一對應的隧道，而是動態地選擇一臺服務器，將請求報文封裝和轉發給選出的服務器。這樣，我們可以利用IP隧道的原理將一組服務器上的網絡服務組成在一個IP地址上的虛擬網絡服務。VS/TUN的體系結構如圖4所示，各個服務器將VIP地址配置在自己的IP隧道設備上。

圖4：VS/TUN的體系結構

VS/TUN的工作流程如圖5所示：它的連接調度和管理與VS/NAT中的一樣，只是它的報文轉發方法不同。調度器根據各個服務器的負載情況，動態地選擇一臺服務器，將請求報文封裝在另一個IP報文中，再將封裝后的IP報文轉發給選出的服務器;服務器收到報文后，先將報文解封獲得原來目標地址為VIP的報文，服務器發現VIP地址被配置在本地的IP隧道設備上，所以就處理這個請求，然后根據路由表將響應報文直接返回給客戶。

圖5：VS/TUN的工作流程

在這里需要指出，根據缺省的TCP/IP協議棧處理，請求報文的目標地址為VIP，響應報文的源地址肯定也為VIP，所以響應報文不需要作任何修改，可以直接返回給客戶，客戶認為得到正常的服務，而不會知道究竟是哪一臺服務器處理的。

圖6：半連接的TCP有限狀態機

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