一种云平台中的透明代理技术实现
在Web云平台中，web服务器往往会随着应用负载或者故障而动态伸缩，而web服务器上的业务程序（比如C/C++ CGI，PHP，JSP等）往往会调用多个层次的服务，有些服务的访问，是需要基于IP地址预先授权的，否则无法正常调用。为了解决由于web服务器动态伸缩带来的访问未授权问题，一个简单可行的方法是在中间加一个代理层，让代理层服务器事先申请获得授权，这样web服务器就能通过代理服务器顺利调用这些底层服务。
但是对于Web云平台来说，有如下两个难点：
1、云平台本身根本不理解web服务器中的业务程序，也无权修改这些业务程序，所以增加的这一层代理服务层需要对业务程序完全透明，无感知。
2、某些服务接入服务器也是动态的，所以代理服务器也需要根据web服务器中业务程序的路由而访问相应的目标服务器（即如果业务程序中要访问目标服务器A，那么经过代理服务器，代理服务器也需要访问目标服务器A，而不能访问目标服务器B，即使A与B是同质的），需要解决代理的一致性问题。
一个可选方案是，基于DNAT进行构建。在web服务器上，对特定的对外访问（根据一定的match规则），DNAT到代理服务器，然后再由代理服务器根据事先配置好的代理规则（代理服务器侦听多个端口，每个端口对应不同的目标服务器）访问目标服务器。这种方案如下图所示：
但是这种方案有一个致命的缺点，就是代理服务器通过不同的侦听端口来确定不同的目标服务器，不仅在运维配置上很复杂（需要事先获取业务程序中所有要访问到的目标服务器，进行端口映射，实际上这个条件很多时候并不能满足）。另外端口数也是有限的，预先分配的端口数一般也不会太多，这样也造成了代理服务器的利用率可能不会太高（不能做到端口复用）。
由于DNAT会修改发出的IP报文的dest address或dest port，这样就造成了当IP报文到达代理服务器的时候，代理服务器无法获知原始的dest address和dest port，只能根据先验的配置进行转发。因此，需要寻找一种更加简单且透明的代理方案。通过在web服务器上修改IP报文头部的options，把原始dest address和dest port编码到IP Options中，然后当报文到达代理服务器的时候，代理服务器取得IP报文的options，还原原始dest address和dest port，实现对业务程序完全正确的透明代理。如下图所示：
在具体实现中，Mangle处理部分是采用iptables、ip_queue内核模块(采用queue的机制主要是节省很多工作并避免内核里hack)和一个应用态小程序（实际分析并修改报文IP报文）几个模块组成的，主要是修改IP报文，编码私有信息到IP options中；NAT处理部分则是直接用iptables实现DNAT（当然这些模块的粘合和iptables规则设置都是由系统来控制的）。代理服务器中的DIV部分实际上是获取IP报文的options信息（包含原始dest address和dest port）决定连接哪个目标RS的（关于IP报文的options，可以参考RFC 791，实际使用的是RR类型承载私有信息）。
后记：1、由于一般的IP报文都不带options，因为对于IP options的内容，在交换机上的专用转发芯片直接处理不了，需要上升到CPU处理，会有一点点消耗；2、在linux内核2.6.28之后，有一个nf_tproxy模块，但是这个模块做的事情恰好相反，主要用在一些反向代理服务器上，可以使用客户端的IP地址和端口发起到目标服务器的访问，实现对目标服务器来说透明的代理访问，如果要实现用户态的类似LVS则很有用。
