1.概述
1.1LVS简介
LVS（Linux Virtual Server）是一款基于Linux内核的高性能负载均衡解决方案，通过将客户端请求智能分发至多台后端服务器，从而有效提升系统的并发处理能力、可扩展性与高可用性。目前，LVS已广泛应用于网站架构、数据库集群等高并发访问场景，是构建大规模分布式服务的重要基础设施之一。
1.2LVS架构
**IPVS（IP Virtual Server）**
LVS的核心组件，运行在Linux内核空间，负责实现IP层的负载均衡功能。
**调度器（Director）**
LVS的前端负载均衡节点，接收客户端请求，并根据预设的调度算法将其转发至后端的真实服务器。
**真实服务器（Real Server）**
实际处理客户端请求的后端服务器，运行具体应用服务。
**虚拟IP（VIP）**
对外暴露的IP地址，作为客户端访问的统一入口，由调度器统一管理和监控。
2. LVS工作模式
2.1 NAT模式（Network Address Translation）
工作原理
NAT模式下，负载均衡器（调度器）作为客户端与真实服务器之间的中间桥梁：接收客户端请求，根据调度算法转发至选定的真实服务器；后端服务器处理完成后，将响应数据回传至调度器，再由调度器统一返回给客户端。
调度器如邮递中转站，负责收集来自发件人的信件，分发至对应的收件地址，并将回信统一寄回给原发件人。
优缺点
优点：
-
适用于私有网络环境，部署配置简单
-
隐藏真实服务器的IP地址，提升后端节点的安全性
缺点：
-
请求与响应流量均经过调度器，易形成性能瓶颈
-
对调度器的带宽和处理能力要求较高
配置步骤
-
添加虚拟服务
-
添加真实服务器
-
设置真实服务器的网关地址
2.2 DR模式（Direct Routing）
工作原理
DR模式下，客户端请求经由负载均衡器转发至真实服务器，但真实服务器的响应数据直接返回给客户端，不再经过负载均衡器。
可以类比为快递调度中心（负载均衡器）负责将快递单（请求）分配给快递员（真实服务器），而快递员直接上门将快递（响应）送至客户手中，无需返回调度中心中转。
优缺点
优点：
-
响应流量不经过调度器，大幅降低负载均衡器的压力
-
并发处理能力强，适用于高流量、大规模分布式场景
缺点：
-
网络配置相对复杂
-
要求调度器与真实服务器处于同一物理网络（二层可达）
配置步骤
-
添加虚拟服务
-
添加真实服务器
-
配置真实服务器的回环接口（lo）并绑定虚拟IP
2.3 TUN模式（IP Tunneling）
工作原理
TUN模式下，负载均衡器通过IP隧道（如GRE隧道）将客户端请求封装并转发至真实服务器，真实服务器处理请求后，直接将响应数据返回给客户端，无需经过负载均衡器。
可以类比为通过地下专用通道（隧道）将信件送达远端目标地点，目标地点收件后直接将回信寄出，无需原路折返。
优缺点
优点：
-
支持跨网络部署，负载均衡器与真实服务器可位于不同的物理网络中
-
响应流量不经过调度器，性能较高
缺点：
-
网络配置复杂，依赖隧道协议支持
-
增加了网络管理和运维的复杂度
配置步骤
-
添加虚拟服务
-
添加真实服务器
-
配置真实服务器的隧道接口（tunl0）并绑定虚拟IP
3.LVS调度算法
**3.1 轮询（Round Robin）**
简介：将请求按顺序依次循环分配给每个真实服务器。
工作原理：类似于轮流发牌，每台服务器轮流接收一个请求。
适用场景：适用于后端服务器处理能力相近、负载较均衡的场景。
**3.2 最小连接数（Least Connections）**
简介：将请求分配给当前活动连接数最少的服务器。
工作原理：类似于优先选择最空闲的售货员接待顾客。
适用场景：适用于服务器处理请求时间差异较大的场景。
**3.3 加权轮询（Weighted Round Robin）**
简介：根据服务器权重分配请求，权重越高，被分配到的请求越多。
工作原理：类似于根据员工能力分配任务，能力强者承担更多工作。
适用场景：适用于服务器性能差异明显的场景。
**3.4 加权最小连接数（Weighted Least Connections）**
简介：在最小连接数基础上引入权重，优先将请求分配给连接数少且权重高的服务器。
工作原理：类似于在最空闲的售货员中优先选择经验更丰富的那位。
适用场景：适用于服务器性能和处理时间均存在较大差异的场景。
**3.5 目标地址散列（Destination Hashing）**
简介：根据请求的目标IP地址计算哈希值，映射至对应服务器。
工作原理：类似于按邮政编码将邮件分发至对应的邮局。
适用场景：适用于需按目标地址固定分配请求的场景。
**3.6 源地址散列（Source Hashing）**
简介：根据请求的源IP地址计算哈希值，映射至对应服务器。
工作原理：类似于按发件人地址将邮件分发至对应邮局。
适用场景：适用于需按客户端地址固定分配请求的场景。
4.LVS配置示例
4.1 NAT模式配置示例
|---------|------------------------------------------------|
| 节点 | IP |
| LVS | 192.168.200.170(VIP) 192.168.100.164(与真实服务器通信) |
| Nginx01 | 192.168.100.163 |
| Nginx02 | 192.168.100.162 |
需求 ：LVS有2个网卡，一个为对外提供服务的网卡，网段为192.168.200.0/24，另一个是连接内部真实服务器的IP段192.168.100.0/24，现在要求配置LVS，使得客户端访问192.168.200.170:80，然后LVS会根据轮询策略来将请求转发到对应的Nginx服务器上。
4.1.1 安装LVS工具，开启内核转发模块
bash
[root@lvs ~]# yum install ipvsadm -y
[root@lvs ~]# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1
[root@lvs ~]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 14.1.2 关闭所有节点的防火墙，selinux
bash
# 所有节点执行这些命令
[root@lvs ~]# systemctl disable --now firewalld
[root@lvs ~]# setenforce 04.1.3 配置LVS
bash
# 1. 添加虚拟服务
[root@lvs ~]# ipvsadm -A -t 192.168.200.170:80 -s rr
# 2. 添加真实服务器
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.200.170:80 -r 192.168.100.163:80 -m
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.200.170:80 -r 192.168.100.162:80 -m
# 查看
[root@lvs ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.200.170:80 rr
-> 192.168.100.162:80 Masq 1 0 0
-> 192.168.100.163:80 Masq 1 0 0 LVS配置参数详解
第一步：添加虚拟服务
| 参数 | 说明 |
|---|---|
-A |
添加一个虚拟服务（Virtual Service），即创建一个负载均衡入口 |
-t |
指定协议为TCP，后面跟 VIP:端口（如 192.168.200.170:80），对外服务入口；若为UDP协议则用 -u |
-s |
指定调度算法，rr表示轮询（Round Robin），其他常见算法如 wrr、lc、wlc等 |
示例
ipvsadm -A -t 192.168.200.170:80 -s rr创建一个TCP虚拟服务，VIP为
192.168.200.170，端口80，采用轮询调度算法。
第二步：添加真实服务器
| 参数 | 说明 |
|---|---|
**-a** |
添加一个真实服务器（Real Server）到已存在的虚拟服务中 |
**-t** |
指定所属的虚拟服务，相当于"服务名"，需与 -A中的 -t保持一致 |
**-r** |
指定真实服务器的地址+端口（如 192.168.100.10:80） |
**-m** |
指定转发模式为 NAT模式（Network Address Translation） |
**-i** |
指定转发模式为 TUN模式（IP隧道） |
**-g** |
指定转发模式为 DR模式（直接路由） |
示例
bash
ipvsadm -a -t 192.168.200.170:80 -r 192.168.100.10:80 -m→ 为虚拟服务 192.168.200.170:80添加一台真实服务器 192.168.100.10:80，转发模式为 NAT。
常用模式对照表
| 模式 | 参数 | 响应路径 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| NAT | -m |
响应经LVS返回 | 内网架构简单，调度器易成瓶颈 |
| DR | -g |
响应直接回客户端 | 高性能，需同物理网络 |
| TUN | -i |
响应直接回客户端 | 跨网络，需隧道支持 |
4.1.4 配置nginx
将2个nginx的index.html文件改为hello,nginx01和hello nginx02
bash
# 第一台nginx
[root@nginx01 ~]# echo "hello nginx01" > /usr/share/nginx/html/index.html
# 第二台nginx
[root@nginx02 ~]# echo "hello nginx02" > /usr/share/nginx/html/index.html这样我们的Nginx就配置好了，但是你现在使用客户端去访问192.168.200.170这个地址的话是出不来的，我们还需要给nginx配置网关，网关指向LVS的192.168.100.164这个地址。
4.1.5 配置网关
bash
[root@nginx02 ~]# ip route add default via 192.168.100.100 dev ens33
[root@nginx03 ~]# ip route add default via 192.168.100.100 dev ens334.1.6 访问集群
bash
C:\Users\149>curl 192.168.200.170
hello nginx01
C:\Users\149>curl 192.168.200.170
hello nginx02
C:\Users\149>curl 192.168.200.170
hello nginx01
C:\Users\149>curl 192.168.200.170
hello nginx02这里NAT模式就配置结束了。
4.2 DR模式配置实例
| 节点 | IP | 网卡模式 |
|---|---|---|
| LVS | 192.168.200.170 192.168.200.200(VIP) | NAT模式 |
| Nginx01 | 192.168.200.171 192.168.200.200(VIP) | NAT模式 |
| Nginx02 | 192.168.200.172 192.168.200.200(VIP) | NAT模式 |
4.2.1 配置VIP
首先每个节点都要配置一个VIP
bash
[root@lvs ~]# nmcli connection add type dummy ifname dummy02 con-name dummy02 ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.200.200/32 autoconnect yes
[root@nginx01 ~]# nmcli connection add type dummy ifname dummy02 con-name dummy02 ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.200.200/32 autoconnect yes
[root@nginx02 ~]# nmcli connection add type dummy ifname dummy02 con-name dummy02 ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.200.200/32 autoconnect yes这个dummy就是一个本地的环回口，所有的节点的这个地址都配置的相同，因为这是个本地环回口，不会产生IP冲突，就像你的电脑的127.0.0.1一样，所以不用担心IP冲突
4.2.2 修改内核参数
bash
# 开启IP转发
[root@lvs ~]# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1
[root@lvs ~]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward=1接下来修改后端Nginx的内核,以下操作在RS(真实服务器)上，每个RS都要做。
bash
[root@nginx01 02 ~]# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.dummy02.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.dummy02.arp_announce = 2**net.ipv4.conf.dummy02.arp_ignore = 1**
作用：当接收到ARP请求时，若目标IP地址不属于该网卡的本地地址，则不予以响应。
通俗解释 ：让 dummy02网卡仅回应那些明确指向其自身IP地址的ARP请求，避免无效应答，减少网络干扰。
**net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1**
作用：全局参数，作用于系统中所有网络接口。所有网卡均遵循"只响应目标IP为本网卡地址"的策略。
通俗解释：让整个系统只对发给自己IP的ARP请求作出应答，提升ARP通信的精准度与网络安全性。
**net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2**
作用 ：全局参数，控制系统发送ARP请求时对源IP地址的选择策略。设置为 2表示强制使用与目标处于同一子网的最匹配本地IP地址。
通俗解释：避免系统用"错误"的源IP发送ARP请求，有效降低IP冲突风险，提高路由准确性。
**net.ipv4.conf.dummy02.arp_announce = 2**
作用 ：仅作用于 dummy02网卡，策略与全局 arp_announce = 2一致，限制该网卡发送ARP请求时也使用最匹配子网的源IP地址。
通俗解释 ：让 dummy02网卡在发起ARP通信时选择更精准的源IP，从而减少地址冲突，优化网络稳定性。
4.2.3 配置LVS
bash
[root@lvs ~]# ipvsadm -A -t 192.168.200.200:80 -s rr
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.200.200:80 -r 192.168.200.171:80 -g
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.200.200:80 -r 192.168.200.172:80 -g4.2.4 客户端验证
bash
C:\Users\149>curl 192.168.200.200
hello nginx01
C:\Users\149>curl 192.168.200.200
hello nginx02
C:\Users\149>curl 192.168.200.200
hello nginx01
C:\Users\149>curl 192.168.200.200
hello nginx024.3 配置永久生效
bash
[root@lvs ~]# ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
[root@lvs ~]# cat /etc/sysconfig/ipvsadm
-A -t oe01:http -s rr
-a -t oe01:http -r 192.168.200.171:http -g -w 1
-a -t oe01:http -r 192.168.200.172:http -g -w 1
[root@lvs ~]# systemctl enable --now ipvsadm
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ipvsadm.service → /usr/lib/systemd/system/ipvsadm.service.