一、网络层协议
网络协议是由七层ISO协议定义，自底向上分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表现层和应用层。
四层负载均衡主要工作在网络七层ISO协议的第四层，即传输层。传输层的代表协议为TCP。相对于网络层，传输层对于数据包的区分，除了包含IP地址外，还包含端口号，并且TCP实现的是通过在不同机器的两个进程之间建立连接来进行通信。
二、集群节点选择与连接建立
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所以四层负载均衡主要是基于IP和端口号来进行请求转发。由于传输层可以实现两个不同机器进程的连接建立，所以在四层负载均衡的实现当中，负载均衡器接收到一个请求报文时，具体为接收到TCP的第一次握手报文时，可以根据一定的负载均衡算法选择一个集群节点。
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集群节点的选择过程为：将这个握手报文的目标IP地址和端口号修改为，通过负载均衡算法从集群中选中的某个节点的IP地址和运行于其上的服务进程所对应的端口号，从而可以将该请求转发给这个节点。由于是在TCP层完成负载均衡，所以客户端是直接与集群的这个节点建立TCP连接的，而不是与负载均衡器建立TCP连接。负载均衡器只是起到了一个中转的作用，后续该客户端的请求是直接发送给这个节点的。具体工作过程如下图所示。
三、请求处理与数据传输
- 在四层负载均衡实现当中，由于是在客户端和服务集群节点之间直接建立连接进行数据传输的，负载均衡器只是在连接建立阶段进行一个中转，不需要处理该连接之后的请求和响应的相关数据，所以该负载均衡器的负载较低，性能较高，可以处理更多请求的转发。
- 其中四层负载均衡的典型实现是LVS，具体可以查阅相关资料了解LVS的详细设计与使用。
