LVS（Linux virual server）

xmlhcxr2026-02-22 8:14

LVS 全称 Linux Virtual Server ，是 Linux 内核层实现的高性能、高可用的负载均衡集群技术 ，由章文嵩博士开发，目前是 Linux 内核的标准模块之一。它的核心作用是将前端的请求流量分发到后端多台真实服务器（Real Server）上，从而提升服务的并发处理能力和可用性。

一.实验环境

主机名 角色
vsnode 调度器（VS）
RS1 真实服务器（RS）
RS2 真实服务器（RS）
server 测试机

二、集群 vs 分布式

  • 集群（Cluster） ：多台服务器运行相同服务 ，通过负载均衡提升并发能力或高可用性。
    • 常见类型：
      • LB（负载均衡）：分摊请求压力；
      • HA（高可用）：避免单点故障，保障服务持续在线。
  • 分布式（Distributed） ：将一个业务拆分成多个子服务，部署在不同服务器上，各司其职，协同完成整体功能。

✅ 集群 = 同事干一样的活，人多力量大；

✅ 分布式 = 不同岗位协作，拼成完整业务。

三、LVS（Linux Virtual Server）原理

  • 作用：四层（传输层）负载均衡器，内核级实现，高性能、高可用。

  • 角色 ：

    • VS（Virtual Server）：调度器，接收客户端请求并转发；
    • RS（Real Server）：真实服务器，处理实际业务。

  • 关键 IP ：

    • VIP：对外虚拟 IP（客户端访问地址）；
    • DIP：调度器内网 IP；
    • RIP：真实服务器 IP；
    • CIP：客户端 IP。

  • 主流工作模式 ：

    表格

    模式 特点 适用场景
    NAT 修改目标 IP，请求/响应都经 VS；支持端口映射 小规模集群，RS 可为任意系统
    DR（默认） 改 MAC 地址转发，响应直接回客户端；不支持端口映射 高性能、同局域网环境
    TUN IP 隧道封装，跨网络；RS 需支持隧道 跨机房/远距离部署

✅ LVS 核心思想：让多台后端服务器看起来像一台高性能服务器。

四.lvs部署命令介绍

4.1.lvs软件相关信息

  • 程序包：ipvsadm

  • Unit File: ipvsadm.service

  • 主程序：/usr/sbin/ipvsadm

  • 规则保存工具：/usr/sbin/ipvsadm-save

  • 规则重载工具：/usr/sbin/ipvsadm-restore

  • 配置文件：/etc/sysconfig/ipvsadm-config

  • ipvs调度规则文件：/etc/sysconfig/ipvsadm

4.2.ipvsadm命令

核心功能:

  • 集群服务管理:增、删、改

  • 集群服务的RS管理:增、删、改

  • 查看

4.2.1 lvs集群中的增删改

1.管理集群服务中的增删改

bash 复制代码 
ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]]
-A	#添加
-E	#修改
-t	#tcp服务
-u	#udp服务
-s	#指定调度算法，默认为WLC
-p	#设置持久连接超时，持久连接可以理解为在同一个时间段同一个来源的请求调度到同一Realserver
-f  #firewall mask 火墙标记，是一个数字
bash 复制代码 
#增加
[root@DR-server ~]# ipvsadm -A -t 192.168.170.100:80 -s rr
[root@DR-server ~]# ipvsadm -A  -f 66  -p 3000

#修改
[root@DR-server ~]# ipvsadm -E -t 192.168.170.100:80  -s wrr -p 3000

#删除
[root@DR-server ~]# ipvsadm -D -t 192.168.170.100:80
[root@DR-server ~]# ipvsadm -D -f 66

2.管理集群中RealServer的增删改

bash 复制代码 
ipvsadm -a|e   -t|u|f     service-address    -r realserver-address  [-g|i|m]     [-w weight]
-a		#添加realserver
-e		#更改realserver
-t		#tcp协议
-u		#udp协议
-f		#火墙 标签
-r		#realserver地址
-g		#直连路由模式
-i		#ipip隧道模式
-m	    #nat模式
-w	    #设定权重
-Z	    #清空计数器
-C	    #清空lvs策略
-L	    #查看lvs策略
-n	    #不做解析
--rate ：输出速率信息
bash 复制代码 
#添加
[root@DR-server ~]# ipvsadm -a -t 192.168.170.100:80 -r 192.168.131.30 -m
[root@DR-server ~]# ipvsadm -a -t 192.168.170.100:80 -r 192.168.131.40 -m -w 2

#更改
[root@DR-server ~]# ipvsadm -e -t 192.168.170.100:80 -r 192.168.131.30 -m -w 1
[root@DR-server ~]# ipvsadm -e -t 192.168.170.100:80 -r 192.168.131.30 -i -w 1

#删除
[root@DR-server ~]# ipvsadm -d -t 192.168.170.100:80 -r 192.168.131.30

五.LVS实战案例

5.1部署NAT模式集群案例

1.Director 服务器采用双网卡，一个是桥接网卡连接外网，一个是仅主机网卡与后端Web服务器相连，调度器vscode添加一个网络适配器作为网关

2.Web服务器采用仅主机网卡与director相连

3.Web服务器网关指向192.168.131.100

4.后端web服务器不需要连接外网

5.1.1.实验环境
主机名 ip vip 角色
vsnode 192.168.131.100 192.168.170.100 调度器（VS）
RS1 192.168.131.10，GW 192.168.131.100 null 真实服务器（RS）
RS2 192.168.131.20，GW 192.168.131.100 null 真实服务器（RS）
5.1.2.配置命令

1.分别给VS，RS1和RS2设定网络，vscode（192.168.170.100/192.168.131.100），RS1（192.168.131.10），RS2（192.168.131.20），同时给RS1和RS2设置网关并查看

bash 复制代码 
[root@RS1+RS2 ~]# nmcli connection modify eth0 ipv4.gateway 192.168.131.100
[root@RS1+RS2 ~]# nmcli connection reload
[root@RS1+RS2 ~]# nmcli connection up eth0
[root@RS1+RS2 ~]# route  -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.131.100   0.0.0.0         UG    100    0        0 eth0
192.168.131.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 eth0

2.设定访问业务真实数据

bash 复制代码 
[root@RS1+RS2 ~]# dnf install httpd -y
[root@RS1+RS2 ~]# systemctl enable --now httpd
[root@RS1+RS2 ~]# echo RS1 - 192.168.131.10 > /var/www/html/index.html

3.开启内核路由功能

bash 复制代码 
[root@vsnode ~]# echo net.ipv4.ip_forward=1 >> /etc/sysctl.conf
[root@vsnode ~]# sysctl  -p
net.ipv4.ip_forward = 1

4.编写策略

bash 复制代码 
[root@vsnode ~]# dnf install ipvsadm.x86_64 -y
[root@vsnode ~]# ipvsadm -C
[root@vsnode ~]# ipvsadm -A -t 192.168.170.100:80 -s wrr
[root@vsnode ~]# ipvsadm -a -t 192.168.170.100:80 -r 192.168.131.10:80 -m  -w 1
[root@vsnode ~]# ipvsadm -a -t 192.168.170.100:80 -r 192.168.131.20:80 -m  -w 1
[root@vsnode ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.170.100:80 wrr
  -> 192.168.131.10:80            Masq    1      0          0         
  -> 192.168.131.20:80            Masq    1      0          0

测试：

5.更改权重

bash 复制代码 
[root@vsnode ~]# ipvsadm -e -t 192.168.170.100:80 -r 192.168.131.10:80 -m  -w 2
[root@vsnode ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.170.100:80 wrr
  -> 192.168.131.10:80            Masq    2      0          0         
  -> 192.168.131.20:80            Masq    1      0          0

测试：

8.规则持久化，实验过程可以用过打开另外一个shell的并执行监控命令的方式进行观察

（1）利用自定义文件进行持久化

bash 复制代码 
[root@vsnode ~]# ipvsadm-save -n
-A -t 192.168.170.100:80 -s wrr
-a -t 192.168.170.100:80 -r 192.168.131.10:80 -m -w 2
-a -t 192.168.170.100:80 -r 192.168.131.20:80 -m -w 1
[root@vsnode ~]# ipvsadm-save -n > /mnt/ipvs.rule
[root@vsnode ~]# ipvsadm -C
[root@vsnode ~]# ipvsadm-restore < /mnt/ipvs.rule

（2）利用守护进程进行规则持久化

bash 复制代码 
[root@vsnode ~]# ipvsadm-save -n > /etc/sysconfig/ipvsadm
[root@vsnode ~]# ipvsadm -C
[root@vsnode ~]# systemctl enable --now ipvsadm.service
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ipvsadm.service → /usr/lib/systemd/system/ipvsadm.service.

5.2部署DR模式集群案例

5.2.1.实验环境
主机名 ip vip 角色
client 192.168.170.99 vmware NAT null 测试主机
router NAT-eth0:192.168.170.100，仅主机-eth1:192.168.131.10 null 路由器
vscode 192.168.131.50，GW 192.168.131.100 仅主机 lo:192.168.131.200 调度器
RS1 192.168.131.10，GW 192.168.131.100 仅主机 lo:192.168.131.200 web服务器1
RS2 192.168.131.20, GW 192.168.131.100 仅主机 lo:192.168.131.200 web服务器2
5.2.2解决vip响应问题

DR模型中各主机上均需要配置VIP，解决地址冲突的方式有三种：

(1)在前端网关做静态绑定

(2)在各RS使用arptables

(3)在各RS修改内核参数，来限制arp响应和通告的级别

5.2.3.配置详情

配置要点

1.Director服务器采用双IP桥接网络，一个是VPP，一个DIP

2.Web服务器采用和DIP相同的网段和Director连接

3.每个Web服务器配置VIP

4.每个web服务器可以出外网

配置内容如下：

1.在路由器中

（1）将原本调度器改为路由器router，并关闭ipvsadm命令

bash 复制代码 
[root@vsnode ~]# hostnamectl hostname router
[root@router ~]# systemctl disable --now ipvsadm.service
Removed "/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ipvsadm.service".
[root@router ~]# ipvsadm -C

（2）设定内核路由功能

bash 复制代码 
[root@router ~]# echo net.ipv4.ip_forward=1 >> /etc/sysctl.conf
[root@router ~]# sysctl  -p
net.ipv4.ip_forward = 1

（3）数据转发策略

bash 复制代码 
[root@router ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth1 -j SNAT --to-source 192.168.131.100
[root@vsnode ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j SNAT --to-source 192.168.170.100

2.vsnode 调度器

（1）网络配置

bash 复制代码 
[root@vsnode ~]# vmset.sh  eth0 192.168.0.50 vsnode  norouter
[root@vsnode ~]# vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0


[ipv4]
method=manual
address1==192.168.131.50/24,192.168.131.100

[root@vsnode ~]# cd  /etc/NetworkManager/system-connections/
[root@vsnode system-connections]#  cp -p eth0.nmconnection lo.nmconnection
[root@vsnode system-connections]# vim lo.nmconnection
[connection]
id=lo
type=loopback
interface-name=lo


[ipv4]
method=manual
address1==127.0.0.1/8
address2=192.168.131.200/32

[root@RS1 system-connections]# nmcli connection reload
[root@RS1 system-connections]# nmcli connection up eth0
连接已成功激活（D-Bus 活动路径：/org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/7）
[root@RS1 system-connections]# nmcli connection up  lo
连接已成功激活（D-Bus 活动路径：/org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/8）

（2）配置策略

bash 复制代码 
[root@vscode ~]# ipvsadm -A -t 192.168.131.100:80 -s wrr
[root@vscode ~]# ipvsadm -a -t 192.168.131.100:80 -r 192.168.131.101:80 -g
[root@vscode ~]# ipvsadm -a -t 192.168.131.100:80 -r 192.168.131.102:80 -g
[root@vscode ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.131.100:80 wrr
  -> 192.168.131.101:80             Route   1      0          0
  -> 192.168.131.102:80             Route   1      0          0
[root@vscode ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.131.100:80 wrr
  -> 192.168.131.101:80             Route   1      0          0
  -> 192.168.131.102:80             Route   1      0          0

3.客户端

测试是否能ping通调度器

bash 复制代码 
[root@client ~]# ping 192.168.131.200
PING 192.168.131.200 (192.168.131.200) 56(84) 比特的数据。
64 比特，来自 192.168.131.200: icmp_seq=1 ttl=128 时间=0.953 毫秒
64 比特，来自 192.168.131.200: icmp_seq=2 ttl=128 时间=1.82 毫秒
^C
--- 192.168.131.200 ping 统计 ---
已发送 2 个包， 已接收 2 个包, 0% packet loss, time 1009ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.953/1.384/1.815/0.431 ms

4.RS1和RS2

（1）在lo上设定vip并激活

bash 复制代码 
[root@RS1 ~]# cd /etc/NetworkManager/system-connections/
[root@RS1 system-connections]# cp -p eth0.nmconnection lo.nmconnection
[root@RS1 system-connections]# vim lo.nmconnection 
[connection]
id=lo
type=loopback
interface-name=lo

[ipv4]
address1=127.0.0.1/8
address2=192.168.131.200/32
method=manual

[root@RS1 system-connections]# nmcli connection reload 
[root@RS1 system-connections]# nmcli connection up lo 
连接已成功激活（D-Bus 活动路径：/org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/6）
[root@RS1 system-connections]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.131.200/32 scope global lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever

（2）arp禁止响应

bash 复制代码 
[root@RS1 system-connections]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
[root@RS1 system-connections]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
[root@RS1 system-connections]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
[root@RS1 system-connections]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

测试：

5.3.防火墙标签解决轮询错误

5.3.1.轮询规则中可能会遇到的错误

以http和https为例，当我们在RS中同时开放80和443端口，那么默认控制是分开轮询的，这样我们就出现了一个轮询错乱的问题

问题背景 ：

当 LVS 同时为 HTTP（80）和 HTTPS（443）提供服务时，若分别配置两个虚拟服务（如 VIP:80 和 VIP:443），LVS 会独立调度 这两个端口。这可能导致同一客户端访问 80 端口被分配到 RS1，而访问 443 时又被分配到 RS2，破坏会话一致性（例如登录状态丢失）。

问题呈现

bash 复制代码 
在RS1和RS2中安装mod_ssl并重启apache
]# yum install mod_ssl -y
]# systemctl restart httpd

在vsode中设置调度，因为我们要调度80和443两个端口所以我们需要设定两组策略
]# ipvsadm -C
[root@vscode ~]# ipvsadm -A -t 192.168.131.200:80 -s rr
[root@vscode ~]# ipvsadm -A -t 192.168.131.200:443 -s rr
[root@vscode ~]# ipvsadm -a -t 192.168.131.200:80 -r 192.168.131.10:80 -g
[root@vscode ~]# ipvsadm -a -t 192.168.131.200:80 -r 192.168.131.20:80 -g
[root@vscode ~]# ipvsadm -a -t 192.168.131.200:443 -r 192.168.131.10:80 -g
[root@vscode ~]# ipvsadm -a -t 192.168.131.200:443 -r 192.168.131.20:80 -g
[root@vscode ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.131.200:80 rr
  -> 192.168.131.10:80             Route   1      0          0
  -> 192.168.131.20:80             Route   1      0          0
TCP  192.168.131.200:443 rr
  -> 192.168.131.10:443            Route   1      0          0
  -> 192.168.131.20:443            Route   1      0          0

测试问题
[root@client ~]# curl  http://192.168.131.200;curl -k https://192.168.131.200
RS1 server - 192.168.131.10		
RS1 server - 192.168.131.10
当访问vip时两次调度都到了10

解决方案：使用防火墙标记（FireWall Mark, FWM）

  • 在 Director（调度器） 上通过 iptables 的 mangle 表，对目标为 VIP 且目的端口为 80/443 的报文打上相同标记 （如 --set-mark 6666）。

  • 然后在 LVS 中基于该标记（-f 6666）定义一个统一的虚拟服务，使多个端口共享同一调度策略和后端 RS 列表。

  • 结果：来自同一客户端的 80 和 443 请求始终被调度到同一台 RS ，保证业务连续性。

    bash 复制代码 
    在vs调度器中设定端口标签，人为80和443是一个整体
[root@vscode ~]# iptables -t mangle -A PREROUTING -d 192.168.131.200 -p tcp -m multiport --dports 80,443 -j MARK --set-mark  6666

设定调度规则
[root@vscode ~]# ipvsadm -A -f 6666 -s rr
[root@vscode ~]# ipvsadm  -a -f 6666 -r 192.168.131.10 -g
[root@vscode ~]# ipvsadm  -a -f 6666 -r 192.168.131.20 -g

测试结果：

5.4 LVS 持久连接（Persistence）

目的 ：确保同一客户端在一段时间内始终访问同一台 RS，适用于需要保持会话状态的场景（如表单提交、购物车）。

原理 ：

LVS 在内核中维护一个持久连接模板表 ，记录源 IP 到 RS 的映射关系。只要在超时时间内（默认 360 秒）再次访问，就复用之前的调度结果，无视调度算法。

配置方式 ：

在创建或修改虚拟服务时添加 -p [timeout] （注意：持久连接优先级高于调度算法（如 RR、WLC），但长时间不用会失效。）：

bash 复制代码 
ipvsadm -AlE -tlulf service-address [-s scheduler] [-p [timeout]]默认360秒	

在lvs调度器中设定
[root@lvs ~]# ipvsadm -E -f 6666 -s rr -p [3000]  # 持久连接 3000 秒
[root@lvs ~]# ipvsadm -LnC
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