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sbulb

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v0.3.0

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Udploadbalancer

使用BCC（XDP/BPF）

 usage: sbulb [-h] -vs VIRTUAL_SERVER
             (-rs REAL_SERVER [REAL_SERVER ...] | -cfg CONFIG_FILE) -p PORT
             [PORT ...] [-d {0,1,2,3,4}]
             [-l {CRITICAL,ERROR,WARNING,INFO,DEBUG,TRACE}] [-mp MAX_PORTS]
             [-mrs MAX_REALSERVERS] [-ma MAX_ASSOCIATIONS]
             ifnet

positional arguments:
  ifnet                 network interface to load balance (e.g. eth0)

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  -vs VIRTUAL_SERVER, --virtual_server VIRTUAL_SERVER
                        <Required> Virtual server address (e.g. 10.40.0.1)
  -rs REAL_SERVER [REAL_SERVER ...], --real_server REAL_SERVER [REAL_SERVER ...]
                        <Required> Real server address(es) (e.g. 10.40.0.2 10.40.0.3)
  -cfg CONFIG_FILE, --config_file CONFIG_FILE
                        <Required> a path to a file containing real server address(es). 
                        File will be polled each second for modification and configuration
                        updated dynamically. A file content example :
                        
                        [Real Servers]
                        10.0.0.4
                        10.0.0.2
                        10.0.0.6
                        
  -p PORT [PORT ...], --port PORT [PORT ...]
                        <Required> UDP port(s) to load balance
  -d {0,1,2,3,4}, --debug {0,1,2,3,4}
                        Use to set bpf verbosity, 0 is minimal. (default: 0)
  -l {CRITICAL,ERROR,WARNING,INFO,DEBUG,TRACE}, --loglevel {CRITICAL,ERROR,WARNING,INFO,DEBUG,TRACE}
                        Use to set logging verbosity. (default: ERROR)
  -mp MAX_PORTS, --max_ports MAX_PORTS
                        Set the maximum number of port to load balance. (default: 16)
  -mrs MAX_REALSERVERS, --max_realservers MAX_REALSERVERS
                        Set the maximum number of real servers. (default: 32)
  -ma MAX_ASSOCIATIONS, --max_associations MAX_ASSOCIATIONS
                        Set the maximum number of associations. (default: 1048576)
                        This defined the maximum number of foreign peers supported at the same time.

例如： sudo python3 -m sbulb eth0 -vs 10.188.7.99 -rs 10.188.100.163 10.188.100.230 -p 5683 5684

行為

該負載平衡器可以被視為4層NAT負載 - 平衡器，因為它僅修改IP地址。

用於入學流量：

我們搜索是否有clientip:port/realserverip關聯。
如果是，我們修改了目標地址（ DEST NAT ）將虛擬IP地址替換為真實服務器IP ONE 。
如果否，我們選擇真實的服務器並創建一個新的關聯，並如上所述進行DEST NAT。

用於出口流量：

我們搜索是否有clientip:port/realserverip關聯。
如果是和數據包來自關聯的實際服務器，我們將修改源地址（源NAT ）通過虛擬服務器IP地址替換真實服務器地址。
如果是和數據包來自“未關聯”真實服務器，我們將刪除數據包
如果否，我們使用源IP地址（實際服務器IP地址）創建一個新的關聯，並通過虛擬服務器IP地址修改源地址（源NAT ）。

我們將這種關聯保持在盡可能長的時間內是一張大的LRU地圖，這意味著只有在LRU映射滿足並必須創建新的關聯時才能刪除最古老的關聯。

所使用的算法是一種簡單的旋轉蛋白。

配x從RealServer到客戶端的所有數據包都必須通過UDP負載計算機/導演（例如使用LVS-NAT）。

為什麼要創建一個新的負載平衡器？

在集群中，一般來說，好的做法是在每個服務器實例之間共享狀態，但是有時某些狀態無法共享...
例如，一組無法共享DTLS連接的服務器，在這種情況下，您希望始終將數據包從給定的客戶端發送到同一服務器以限制握手的數量。
為此，您需要在客戶端和服務器之間建立長期的關聯，但是大多數UDP LoadBalancer都是Thougth具有Esphemere關聯。在大多數情況下，可以配置此關聯壽命，您可以設置一個較大的價值，但是在這裡借助LRU地圖，我們可以盡可能地保持關聯。

另一點是服務器啟動通信。我們希望能夠像客戶端啟動通信一樣從服務器啟動通信。表示使用相同的關聯表。

局限性

這是一個簡單的負載量，因此有一些局限性：

所有流量（入口和出口）均應通過相同的網絡接口來處理。
所有流量都應轉到相同的以太網網關（大多數情況下是這種情況）。
不支持IP碎片。
目前不支持使用標頭選項的IP數據包。意味著IP標頭的大小（32位單詞的數量）必須設置為5。

要求和依賴項

您需要：

最近能夠啟動XDP/BPF代碼的Linux內核。（當前使用4.19.x軟件包測試）
安裝了BCC。（目前使用v0.8：python3-bpfcc的v0.8測試）
安裝了Linux-Headers，以允許BCC編譯BPF代碼。

使用SystemD使用

SBulb支持SD_NOTIFY（3）機制，但不需要SystemD或任何SystemD庫才能運行。這允許SBULB在準備接受連接時通知SystemD。要使用此功能，您可以編寫這樣的服務：

 [Unit]
Description=UDP Load Balancer
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
NotifyAccess=all
Environment=PYTHONUNBUFFERED=1
ExecStart=/usr/bin/python3 -m slulb args...
[Install]
WantedBy=multi-user.target

表現

請參閱我們的Wiki頁面。

單位測試

啟動單元測試：

 sudo python3 -m unittest                                   # all tests
sudo python3 -m unittest sbulb.tests.IPv4TestCase          # only 1 test case
sudo python3 -m unittest sbulb.tests.IPv4TestCase.test_lru # only 1 test

測試需要BCC V0.14（Python3-BPFCC）和SCAPY（PYTHON3-SCAPER）。