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LVS作为一种负载均衡器，有4种工作模式，分别是NAT、DR、TUN、FULLNAT。
为了总结的时候方便，先罗列一下相关的术语：
负载均衡器:Load Balancer，简写成LB。
RS:Real Server,真实服务器。在不同的负载均衡软件里有不同的名称。nginx中叫upstream server，HAproxy中叫backend server。
CIP:客户端的IP。
VIP:虚拟服务IP，LB的外网IP，也就是客户端请求的IP。
DIP:LB内网的IP，负责与RS的连接与通信。
RIP:RS的IP。
使用lvs后一般的访问流程为:CIP<==>VIP==DIP<==>RIP。
lvs工作模式介绍
下面分别对这4种工作模式进行介绍。
一、NAT模式
NAT模式工作流程如下：
?①客户端发送请求到lvs。
?②lvs根据指定的调度算法重写请求报文包的目标IP端口为某一个RS的RIP和端口并将请求转发给这个RS。
?③RS处理请求，并将请求的响应返回给lvs。
?④lvs将响应报文的源IP和端口还原成之前请求的目标地址和端口。
?⑤lvs将修改后的响应报文返回给客户端。
LVS的本质是多目标IP的DNAT，通过将请求报文中目标IP和端口修改为某个RS的RIP和端口来实现请求的转发。
NAT模式具有如下特点：
⑴RIP和DIP应在同一个IP网络，且应该使用私网地址，RS的网关要指向DIP
⑵请求报文和响应报文都经由lvs转发,lvs容易成为系统瓶颈。
⑶支持端口映射，可修改请求报文的目标端口。
⑷lvs必须在linux系统，RS可以在任意系统。
⑸需要开启ip_forward。
二、DR模式
DR(直接路由)模式工作流程如下：
DR模式是lvs的默认模式，也是应用得最为广泛的一种模式。它通过为请求报文重新封装一个MAC首部来进行转发。封装的MAC首部中源MAC地址是DIP所在接口的MAC，目标MAC是某个RS的RIP所在接口的MAC;源IP、端口，以及目标IP、端口都保持不变。
下图展示了这种MAC地址变更：
?可以看到，请求的转发过程中源IP和目标IP，包括端口都不会变更。只会修改目标MAC地址。
这里有一个问题，lvs和RS在同一个物理网络内，其上都绑定了VIP，如何确保IP地址不发生冲突？
答案是：在一个物理网中，是通过ARP广播的形式来确认IP地址是否冲突。只要在别的机器发出某个IP是否已存在的广播时本机不作出回应，且本机也不发出广播，就可以避免IP地址发生冲突。
另外需要设置RS上的VIP不对外公布，这样客户端就不能直接通过IP地址进行访问，而是需要通过lvs才可以访问。
DR模式的特点如下：
⑴lvs和各RS上都配置有VIP，RS的VIP配置在回环网卡(lo)上。
⑵需要确保前端路由器将目标IP为VIP的请求报文发送给lvs，而不是某一个RS。有以下3种方式可以实现：
①前端网关静态绑定VIP和lvs的MAC地址，这种方式的缺点是无法保障lvs的高可用。
②在RS上使用arptables工具。
arptables -A IN -d $VIP -j DROP arptables -A OUT -s $VIP -j mangle --mangle-ip-s $RIP③在RS上修改内核参数(arp_ignore、arp_announce)以限制arp通告和应答。
⑶RS的RIP使用公网和私网地址都可以。RIP和DIP要在同一物理网络，RIP网关不能指向DIP，以确保请求报文经过lvs而响应报文不经过lvs，响应报文由RS直接发给客户端。
⑷不支持端口映射。
⑸无需开启ip_forward。
⑹RS可使用大多数OS系统。
DR模式适用于LAN环境中。
?三、TUN模式
TUN(IP隧道)模式工作流程如下：
这种方式不修改请求报文的IP首部((源IP是CIP，目标IP是VIP)),而是通过在原报文外再封装一个IP首部(源IP是DIP，目标IP是RIP)，将报文发送给某个目标RS，该RS直接响应客户端(源IP是VIP，目标IP是CIP)。示意图如下：
TUN模式的特点概括如下：
⑴RIP和DIP可处于不同物理网络，RS网关不能指向DIP，且RIP可以和公网通信。也就是说，TUN模式的集群节点可以跨互联网。DIP、VIP、RIP可以是公网地址。
⑵RS的TUN接口上要配置VIP，以便接收lvs转发过来的数据包，并作为响应报文的源IP。
⑶lvs将请求转发给RS时需要使用隧道，隧道外层IP首部源IP是DIP，目标IP是RIP。而RS响应客户端的IP首部是根据隧道内层IP首部分析得到，其源IP是VIP，目标IP是CIP。上面已经有分析。
⑷请求报文经由lvs，响应报文由RS自己发送，不经过lvs。
⑸不支持端口映射。
⑹RS的操作系统需支持IP隧道功能。
TUN模式适用于缓存服务器组的负载调度，这些缓存服务器在不同的网络环境中，可以就近返回响应给客户端。
TUN模式可用于WAN环境中，但在实际的WAN环境中，一般使用haproxy/nginx/DNS来实现，跨机房应用一般使用专用光纤或者DNS。
四、FULLNAT模式
FULLNAT的工作流程如下：
?
FULLNAT工作流程分析：
①客户端向VIP发送请求。
②lvs接收请求，对请求报文做FULLNAT处理，把源IP改为DIP，目标IP改为某个后端RS的RIP，并将请求报文发给该RS。
③RS收到请求后，会进行响应，响应报文的源IP为RIP，目标IP为DIP。
④lvs接收到响应后再次进行FULLNAT处理，将源IP改为VIP，目标IP改为CIP。
从以上的过程可以看出，FULLNAT是通过同时修改报文的源IP(SNAT)和目标IP(DNAT)来实现转发的。
FULLNAT模式有如下特点：
⑴VIP为公网IP，RIP和DIP为私网IP，且RIP跟DIP一般不在同一网络，因此RIP网关不会指向DIP。
⑵RS接收到的请求报文源IP是DIP，所以会响应给DIP。lvs要将其发往客户端，需要再次修改源IP和目标IP。
⑶请求和响应报文都需要经过lvs。
⑷相对于NAT模式，可以更好地实现lvs与RS间跨VLAN进行通信。
⑸支持端口映射。
值得说明的是，linux内核默认不支持这种模式。
四种工作模式的对比
| NAT | DR | TUN | FULLNAT | |
| RS的限制 | 任意OS | 限制ARP | 需要支持Tunneling | 任意OS |
| RS的网络 | 私有 | LAN | LAN/WAN | 私有 |
| RS的数量 | 少量 | 大量 | 大量 | 少量 |
| RS的网关 | lvs的DIP | 自己的路由 | 自己的路由 | 自己的路由 |
| 优点 | 端口转换 | 性能好 | WAN | 端口转换，跨VLAN |
| 缺点 | 性能瓶颈 | 不支持跨网段 | 需要支持Tunneling | 性能瓶颈，无法获得用户IP |
?四种工作模式中DR模式是最常用的，它的高性能结合DNS负载技术可实现集群的高可用。