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在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活和工作必要的設(shè)備之一。無(wú)論是個(gè)人用戶還是企業(yè)組織，網(wǎng)絡(luò)都是他們進(jìn)行信息交流和資源共享的必要工具。在互聯(lián)網(wǎng)中，有成千上萬(wàn)的主機(jī)相互連接，而路由器則是連接這些主機(jī)的動(dòng)態(tài)機(jī)制。
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在這個(gè)環(huán)境中，Linux作為開(kāi)源的操作系統(tǒng)，有著成熟的網(wǎng)絡(luò)功能和良好的安全性能，因此得到了廣泛的應(yīng)用。而linux直接路由模式就是其中一種相對(duì)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)配置模式。本文將會(huì)介紹Linux直接路由模式的配置方法。
一、 Linux直接路由模式基礎(chǔ)
Linux直接路由模式（或稱(chēng)作本地路由模式）是指將一臺(tái)主機(jī)（例如PC機(jī)或服務(wù)器）作為路由器，將其網(wǎng)卡做為路由器的接口，然后對(duì)接入它的其他主機(jī)進(jìn)行路由分發(fā)。這種模式不需要專(zhuān)門(mén)的路由器硬件，直接使用主機(jī)硬件即可實(shí)現(xiàn)路由功能。
在Linux直接路由模式下，我們需要做以下兩種配置。
1. 配置網(wǎng)卡IP地址
要成為一臺(tái)路由器，首先需要在該主機(jī)上配置多個(gè)網(wǎng)卡（至少兩個(gè)）。一般情況下，我們將其中一個(gè)網(wǎng)卡做為內(nèi)網(wǎng)接口，另一個(gè)做為外網(wǎng)接口。內(nèi)網(wǎng)IP地址與外網(wǎng)IP地址不同，以在網(wǎng)絡(luò)中區(qū)分兩種網(wǎng)絡(luò)。
我們?cè)贚inux系統(tǒng)中，使用ifconfig命令配置網(wǎng)卡IP地址。以下是實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境配置的舉例：
“`
ifconfig eth0 10.1.1.1 netmask 255.255.255.0
ifconfig eth1 192.168.1.1 netmask 255.255.255.0
“`
上述配置命令中，eth0表示之一個(gè)網(wǎng)卡接口，10.1.1.1為內(nèi)網(wǎng)IP地址，192.168.1.1為外網(wǎng)IP地址。
2. 配置IP轉(zhuǎn)發(fā)
如果希望將上述兩個(gè)網(wǎng)卡互連，需要在Linux主機(jī)中開(kāi)啟IP數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)功能。這樣，當(dāng)內(nèi)網(wǎng)中的主機(jī)和外網(wǎng)之間通信時(shí)，主機(jī)可以將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)卡中，并在兩個(gè)網(wǎng)卡之間完成數(shù)據(jù)傳輸。
我們通過(guò)修改Linux內(nèi)核參數(shù)實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)功能。以下是配置命令：
“`
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
“`
上述命令可以將ip_forward這個(gè)內(nèi)核參數(shù)設(shè)置為1，表示開(kāi)啟IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)功能。
二、 Linux直接路由模式上的網(wǎng)絡(luò)配置
Linux直接路由模式的配置雖然簡(jiǎn)單，但也需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)配置實(shí)現(xiàn)。接下來(lái)，我們將以生產(chǎn)環(huán)境為背景，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以下網(wǎng)絡(luò)配置：
1. 防火墻配置
在內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，安全性變得尤為重要。因此，我們需要在Linux主機(jī)上配置防火墻規(guī)則，以保障數(shù)據(jù)安全。
實(shí)際環(huán)境中，我們可以通過(guò)安裝iptables和firewalld防火墻來(lái)對(duì)Linux主機(jī)進(jìn)行安全防護(hù)。以iptables為例，以下是一些重要的防火墻配置指令：
“`
# 開(kāi)啟SSH端口
iptables -A INPUT -p tcp –dport 22 -j ACCEPT
# 開(kāi)啟HTTP端口
iptables -A INPUT -p tcp –dport 80 -j ACCEPT
# 允許Loopback網(wǎng)絡(luò)
iptables -A INPUT -i lo -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT -o lo -j ACCEPT
# 允許內(nèi)網(wǎng)所有流量出去（eth0為內(nèi)網(wǎng)接口）
iptables -A FORWARD -o eth1 -i eth0 -j ACCEPT
# 允許相關(guān)連接
iptables -A INPUT -m conntrack –ctstate ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
“`
上述指令中，之一第二行分別開(kāi)啟了SSH和HTTP端口。第三、四行允許了Loopback網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的所有流量。第五行允許了內(nèi)網(wǎng)流量從eth0出去。最后一行允許了已建立和有關(guān)的連接通過(guò)。
2. DHCP配置
在許多企業(yè)和家庭網(wǎng)絡(luò)中，有許多局域網(wǎng)設(shè)備需要快速連接，此時(shí)配置DHCP可以讓內(nèi)網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)獲取IP地址。好處是設(shè)備無(wú)需一一手動(dòng)配置，由路由器自動(dòng)分配IP地址，也避免了重復(fù)的IP地址。
實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，我們建議使用isc-dhcp-server來(lái)作為DHCP服務(wù)器。這里有一些實(shí)際配置指令：
“`
# 安裝isc-dhcp-server
apt-get install isc-dhcp-server
# 配置dhcpd.conf文件
subnet 10.1.1.0 netmask 255.255.255.0 {
range 10.1.1.100 10.1.1.200;
option routers 10.1.1.1;
option domn-name-servers 8.8.8.8, 8.8.4.4;
}
subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.1.100 192.168.1.200;
option routers 192.168.1.1;
option domn-name-servers 8.8.8.8, 8.8.4.4;
}
# 啟動(dòng)isc-dhcp-server
systemctl start isc-dhcp-server
“`
上述指令中，首先我們需要安裝isc-dhcp-server。然后修改/etc/dhcp/dhcpd.conf文件，設(shè)置DHCP服務(wù)器分配DHCP地址池（如10.1.1.100-10.1.1.200），默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（如10.1.1.1）和DNS服務(wù)器地址（如8.8.8.8或8.8.4.4）。配置完成后，我們需要啟動(dòng)isc-dhcp-server服務(wù)。
3. NAT配置
在外網(wǎng)分配的IP地址不足的情況下，我們可以將單個(gè)IP地址映射到內(nèi)網(wǎng)的不同IP地址。這時(shí)我們就需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）。
下面是實(shí)際環(huán)境中的配置指令：
“`
# eth1為外網(wǎng)接口，eth0為內(nèi)網(wǎng)接口
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.1.1.0/24 -o eth1 -j MASQUERADE
“`
上述指令中，我們使用iptables設(shè)置NAT映射，指定內(nèi)網(wǎng)IP地址（如10.1.1.0/24）和外網(wǎng)接口（如eth1）以及iptables的動(dòng)作MASQUERADE。
三、
在所有類(lèi)型的路由器中，Linux直接路由模式是一種成本更低且執(zhí)行最快的方案。通過(guò)本文介紹的配置方法，大家可以輕松地將Linux主機(jī)作為路由器，而不需要購(gòu)買(mǎi)昂貴的專(zhuān)用路由器設(shè)備。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- Linux 配置路由方式（臨時(shí)以及永久）
- LVS四種工作模式原理
Linux 配置路由方式（臨時(shí)以及永久）
由于之前構(gòu)建服務(wù)器需要實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)之間聯(lián)系，最后走到外網(wǎng)通訊如圖。
臨時(shí)路由并不是長(zhǎng)久之計(jì)。服務(wù)器也會(huì)有重啟的一天嘛。我建議的是做一個(gè)永久的鏈豎路由。配喚或
net Destination \ Genmask gw \ netmask Gateway 組合成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
Gateway就是網(wǎng)關(guān)，如果顯示0.0.0.0表示該路由是直接由本機(jī)直接傳送的；培伍
如果顯示ip,表示該路由需要經(jīng)過(guò)路由器的幫助才能發(fā)出（通訊）。
U(route is up)該路由是啟動(dòng)的。
H(target is a host) 特定主機(jī)路由。
G(use Gateway) 需要通過(guò)外部的主機(jī)傳遞數(shù)據(jù)包。
LVS四種工作模式原理
LVS 是 Linux Virtual Server
：Linux 虛擬服務(wù)器；是一個(gè)虛擬的服務(wù)器集群【多臺(tái)機(jī)器 LB IP】。
負(fù)載調(diào)度器(load balancer)
：它是整個(gè)LVS 集群對(duì)外的前端機(jī)器，負(fù)責(zé)將client請(qǐng)前孫求發(fā)送到一組服務(wù)器上執(zhí)行，而client端認(rèn)為是返回來(lái)一個(gè)同一個(gè)IP【通常把這個(gè)IP 稱(chēng)為虛擬IP/VIP】
服務(wù)器池(server pool)
：一組真正執(zhí)行client 請(qǐng)求的服務(wù)器，一般是我們的web服務(wù)器；除了web，還有FTP，MAIL，DNS
共享存儲(chǔ)(shared stored)
：它為 server pool 提供了一個(gè)共享的存儲(chǔ)區(qū)，很容易讓服務(wù)器池?fù)碛邢嗤膬?nèi)容，提供相同的服務(wù)
常用術(shù)語(yǔ)
VS：Virtual Server #虛擬服務(wù)，一個(gè)抽象的服務(wù)，用于最開(kāi)始接收 web 請(qǐng)求的服務(wù)
Director, Balancer #負(fù)載均衡器、分發(fā)器
RS：Real Server # 真正提供服務(wù)的服務(wù)器
CIP: Client IP #用戶端IP，發(fā)起請(qǐng)求的客戶端 IP，一般是公網(wǎng) IP
VIP：Director Virtual IP #負(fù)載均衡器虛擬IP
DIP：Director IP #負(fù)載均衡器IP
RIP：Real Server IP #真正提供 web 服務(wù)的服務(wù)器的 IP
（1）直接路由模式（LVS-DR）
互聯(lián)網(wǎng)使用比較多的一種模式
DR模式是通過(guò)改寫(xiě)請(qǐng)求報(bào)文的目標(biāo)MAC地址，將請(qǐng)求發(fā)給真實(shí)服務(wù)器的，而真實(shí)服務(wù)器響應(yīng)后的處理結(jié)果直接返回給客戶端用戶。同TUN模式一樣，DR模式可以極大的提高集群系統(tǒng)的伸縮性。而且DR模式?jīng)]有IP隧道的開(kāi)銷(xiāo)，對(duì)集群中的真實(shí)服務(wù)器也沒(méi)有必要必須支持IP隧道協(xié)議的要求。但是要求調(diào)度器LB與真實(shí)服務(wù)器RS都有一塊網(wǎng)卡連接到同一物理網(wǎng)脊?fàn)€段上，必須在同一個(gè)局域網(wǎng)環(huán)境。
DR模式特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：和TUN（隧道模式）一樣，負(fù)載均衡器也只是分發(fā)請(qǐng)求，應(yīng)答包通過(guò)單獨(dú)的路由方法返回給客戶端。與VS-TUN相比，VS-DR這種實(shí)現(xiàn)方式不需要隧道結(jié)構(gòu)，因此可以使用大多數(shù)操作系統(tǒng)做為物理服務(wù)器。
缺點(diǎn)：（不能說(shuō)缺點(diǎn)，只能說(shuō)是不足）要求負(fù)載均衡器的網(wǎng)卡必須與物理網(wǎng)卡在一個(gè)物理段上。
（2）NAT模式（LVS-NAT）
NAT模式是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)度的。首先調(diào)度器(LB)接收到客戶的請(qǐng)求數(shù)據(jù)包時(shí)（請(qǐng)求的目的IP為VIP），根據(jù)調(diào)度算法決定將請(qǐng)求發(fā)送給哪個(gè)后端的真實(shí)服務(wù)器（RS）。然后調(diào)度就把客戶端發(fā)送的請(qǐng)求數(shù)據(jù)包的目標(biāo)IP地址及端口改成后端真實(shí)服務(wù)器的IP地址（RIP）,這樣真實(shí)服務(wù)器（RS）就能夠接收到客戶的請(qǐng)求數(shù)據(jù)包了。真實(shí)服務(wù)器響應(yīng)完請(qǐng)求后，查看默認(rèn)路由（NAT模式下我們需要把RS的默認(rèn)路由設(shè)置為L(zhǎng)B服務(wù)器。）把響應(yīng)后的數(shù)據(jù)包發(fā)送給LB,LB再接收到響應(yīng)包后，把包的源慧野鏈地址改成虛擬地址（VIP）然后發(fā)送回給客戶端。
NAT模式特點(diǎn)：
1、NAT技術(shù)將請(qǐng)求的報(bào)文和響應(yīng)的報(bào)文都需要通過(guò)LB進(jìn)行地址改寫(xiě)，因此網(wǎng)站訪問(wèn)量比較大的時(shí)候LB負(fù)載均衡調(diào)度器有比較大的瓶頸，一般要求最多之能10-20臺(tái)節(jié)點(diǎn)
2、只需要在LB上配置一個(gè)公網(wǎng)IP地址就可以了。
3、每臺(tái)內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的網(wǎng)關(guān)地址必須是調(diào)度器LB的內(nèi)網(wǎng)地址。
4、NAT模式支持對(duì)IP地址和端口進(jìn)行轉(zhuǎn)換。即用戶請(qǐng)求的端口和真實(shí)服務(wù)器的端口可以不一致。
（3）Full NAT模式（LVS-FullNAT）
客戶端對(duì)VIP發(fā)起請(qǐng)求，Director接過(guò)請(qǐng)求發(fā)現(xiàn)是請(qǐng)求后端服務(wù)。Direcrot對(duì)請(qǐng)求報(bào)full-nat，把源ip改為Dip，把目標(biāo)ip轉(zhuǎn)換為任意后端RS的rip，然后發(fā)往后端，rs接到請(qǐng)求后，進(jìn)行響應(yīng)，響應(yīng)源ip為Rip，目標(biāo)ip還是DIP，又內(nèi)部路由路由到Director,Director接到響應(yīng)報(bào)文，進(jìn)行full-nat。將源地址為VIP，目標(biāo)地址改為CIP
請(qǐng)求使用DNAT，響應(yīng)使用SNAT
Full NAT模式特點(diǎn)：
FULL NAT 模式也不需要 LBIP 和realserver ip 在同一個(gè)網(wǎng)段；
full nat 跟nat 相比的優(yōu)點(diǎn)是：保證RS回包一定能夠回到LVS；因?yàn)樵吹刂肪褪荓VS==> 不確定
full nat 因?yàn)橐聅orce ip 所以性能正常比nat 模式下降 10%
(4）IP隧道模式（LVS-Tunnel）
采用NAT模式時(shí)，由于請(qǐng)求和響應(yīng)的報(bào)文必須通過(guò)調(diào)度器地址重寫(xiě)，當(dāng)客戶請(qǐng)求越來(lái)越多時(shí)，調(diào)度器處理能力將成為瓶頸。為了解決這個(gè)問(wèn)題，調(diào)度器把請(qǐng)求的報(bào)文通過(guò)IP隧道轉(zhuǎn)發(fā)到真實(shí)的服務(wù)器。真實(shí)的服務(wù)器將響應(yīng)處理后的數(shù)據(jù)直接返回給客戶端。這樣調(diào)度器就只處理請(qǐng)求入站報(bào)文，由于一般網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)答數(shù)據(jù)比請(qǐng)求報(bào)文大很多，采用VS/TUN模式后，集群系統(tǒng)的更大吞吐量可以提高10倍。
它和NAT模式不同的是，它在LB和RS之間的傳輸不用改寫(xiě)IP地址。而是把客戶請(qǐng)求包封裝在一個(gè)IP tunnel里面，然后發(fā)送給RS節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，節(jié)點(diǎn)服務(wù)器接收到之后解開(kāi)IP tunnel后，進(jìn)行響應(yīng)處理。并且直接把包通過(guò)自己的外網(wǎng)地址發(fā)送給客戶不用經(jīng)過(guò)LB服務(wù)器。
ip隧道模式特點(diǎn)：
負(fù)載均衡器只負(fù)責(zé)將請(qǐng)求包分發(fā)給后端節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，而RS將應(yīng)答包直接發(fā)給用戶。所以，減少了負(fù)載均衡器的大量數(shù)據(jù)流動(dòng)，負(fù)載均衡器不再是系統(tǒng)的瓶頸，就能處理很巨大的請(qǐng)求量，這種方式，一臺(tái)負(fù)載均衡器能夠?yàn)楹芏郣S進(jìn)行分發(fā)。而且跑在公網(wǎng)上就能進(jìn)行不同地域的分發(fā)。
隧道模式的RS節(jié)點(diǎn)需要合法IP，這種方式需要所有的服務(wù)器支持”IP Tunneling”(IP Encapsulation)協(xié)議，服務(wù)器可能只局限在部分Linux系統(tǒng)上。
四種模式性能比較：
因?yàn)镈R模式 IP TUNELL 模式都是在package in 時(shí)經(jīng)過(guò)LVS ，在package out是直接返回給client，所以二者的性能比NAT 模式高，但I(xiàn)P TUNNEL 因?yàn)槭荰UNNEL 模式比較復(fù)雜，其性能不如DR模式；
FULL NAT 模式因?yàn)椴粌H要更換 DST IP 還更換 SOURCE IP 所以性能比NAT 下降10%
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