LVS 深度解析：定义、核心功能与实操实验（含生产级配置）
LVS（Linux Virtual Server，Linux 虚拟服务器）是由章文嵩博士主导开发的 内核级负载均衡器，集成于 Linux 内核（2.4.x 及以上版本），核心定位是为后端集群提供高性能、高可用的流量分发能力，是企业级高并发架构（如电商、金融系统）的核心组件之一。
一、LVS 是什么？（负载均衡器的内核级实现）
1. 核心本质
- 内核态工作：LVS 直接在 Linux 内核的 TCP/IP 协议栈中处理请求转发，无需用户态与内核态切换（区别于 Nginx、HAProxy 等应用层负载均衡），性能损耗极低，支持 10 万 + 并发连接。
- 负载均衡器（LB）角色：作为前端入口，接收客户端请求，通过预设算法分发到后端多台 Real Server（真实应用服务器），实现 "请求分流、压力均衡"。
- 无应用依赖：仅转发 TCP/UDP 层请求，不解析应用层数据（如 HTTP、MySQL 协议），兼容性极强，可适配任意应用服务（Web、数据库、缓存等）。
2. 核心组件
二、LVS 干什么用？（核心价值与应用场景）
1. 核心功能
- 流量分流与负载均衡：将高并发请求均匀分发到多台 RS，避免单台服务器过载，提升系统吞吐量（如双 11 电商流量峰值分流）。
- 高可用（HA）保障：通过健康检查机制实时监测 RS 状态，若某台 RS 故障，自动将请求转发到其他正常节点，避免单点故障。
- 隐藏后端节点：客户端仅能看到 DS 的外网 IP（VIP），无法直接访问 RS，提升后端集群的安全性。
- 扩展性支持：无需修改前端配置，新增 / 下线 RS 即可扩展 / 缩减集群容量，实现弹性伸缩。
2. 适用场景
- 高并发、高性能需求：如日均 PV 千万级的 Web 网站、高并发 API 接口（优于 Nginx 的性能，适合底层流量分发）。
- 多服务统一入口：为后端异构服务（Web、数据库、缓存）提供统一负载均衡入口，简化架构。
- 生产环境高可用架构：搭配 Keepalived 实现 DS 双机热备（避免 LVS 本身单点故障），构建 "LVS+Keepalived+RS 集群" 的高可用架构。
三、LVS 怎么用？（实操实验：NAT 模式部署）
实验目标
搭建 "LVS（DS）+ 2 台 Tomcat（RS）" 的负载均衡架构，实现客户端请求通过 LVS 分发到后端两台 Tomcat，验证分流效果。
实验环境（推荐 VMware 虚拟机，3 台 CentOS 7 主机）
实验步骤（分角色配置，全程命令行实操）
阶段 1：环境准备（所有主机）
- 关闭防火墙和 SELinux（实验环境简化，生产环境需按需开放端口）：
- 保证所有主机可以互通：
- 客户端能 ping 通 DS 外网 IP（192.168.1.100）。
- DS 能 ping 通两台 RS 的内网 IP（10.0.0.10、10.0.0.11）。
- RS 能 ping 通 DS 内网 IP（10.0.0.1）。
阶段 2：配置后端 RS（两台 RS 操作一致）
目标：在 RS 上部署 Tomcat 服务，并配置网关指向 DS（确保响应能通过 DS 返回客户端）。
1.安装 JDK 和 Tomcat（参考之前 Tomcat 部署步骤）：
2.修改 Tomcat 默认页面（便于区分两台 RS）：
3.启动 Tomcat 并验证：
4.配置 RS 网关指向 DS 内网 IP（关键！确保响应路由正确）：
阶段 3：配置 LVS 服务器（DS）
目标：安装 IPVS 工具，配置 LVS-NAT 模式，设置调度算法和后端 RS。
1.安装 IPVS 管理工具（ipvsadm）：
2.开启 DS 的 IP 转发功能（NAT 模式必需，实现数据包转发）：
3.配置 LVS 规则（NAT 模式，轮询算法）：
4.查看 LVS 规则（验证配置）：
阶段 4：测试验证（客户端）
目标：访问 DS 外网 IP，验证请求是否被 LVS 分发到两台 RS。
1.客户端打开浏览器或使用 curl 命令访问：
2.预期结果：
- 第一次返回：
<h1>RS1 - 10.0.0.10</h1> - 第二次返回：
<h1>RS2 - 10.0.0.11</h1> - 交替出现（轮询算法），说明 LVS 负载均衡生效！
3.查看 LVS 连接状态（DS 上执行）：
四、关键配置解释（实验核心参数）
1. LVS 规则参数详解
2. 调度算法选择（实验用 rr，生产按需调整）
3. LVS 三种模式对比（实验用 NAT，生产按需选择）
五、生产环境优化建议
- DS 高可用（避免单点故障）：搭配 Keepalived 实现 DS 双机热备，配置虚拟 VIP（如 192.168.1.200），客户端访问 VIP，若主 DS 故障，备 DS 自动接管。
- 健康检查：LVS 默认无健康检查（仅转发请求，不检测 RS 状态），需结合 Keepalived 或脚本实现 RS 健康检查，故障 RS 自动下线，恢复后自动上线。
- 调度算法选择 ：生产环境优先使用
wlc（加权最少连接），根据 RS 性能配置权重（如高配 RS 权重设为 2，低配设为 1）。 - 日志监控：开启 LVS 日志（需配置内核参数），结合 Zabbix、Prometheus 监控 DS 负载、RS 连接数，及时排查问题。
- 安全加固：DS 仅开放必要端口（如 80、443），RS 仅允许 DS 内网 IP 访问，避免直接暴露在公网。