一、基础介绍
1.1 LVS 简介
LVS（Linux Virtual Server）即 Linux 虚拟服务器，是内核级别的负载调度器，由章文嵩博士开发。阿里云四层 SLB（Server Load Balance）正是基于 LVS + Keepalived 实现。
1.2 LVS 核心术语
| 术语 | 全称 | 含义 |
|---|---|---|
| VS | Virtual Server | 负载调度器，负责请求分发 |
| RS | Real Server | 真实服务器，提供实际业务服务 |
| CIP | Client IP | 客户端 IP 地址 |
| VIP | Virtual IP | 对外提供服务的虚拟 IP（客户端访问的 IP） |
| DIP | Director IP | 调度器内网 IP（用于和 RS 通信） |
| RIP | Real Server IP | 真实服务器的 IP 地址 |
1.3 LVS 集群类型
| 模式 | 核心原理 | 特点 |
|---|---|---|
| LVS-NAT | 修改请求报文的目标 IP（多目标 DNAT） | 请求 / 响应均经 VS 转发，支持端口映射，RS 网关需指向 DIP |
| LVS-DR | 封装新的 MAC 地址（直接路由） | LVS 默认模式，性能最优，仅修改 MAC 不修改 IP |
| LVS-TUN | 原 IP 报文外新增 IP 首部 | 跨网段部署，RS 需支持隧道协议 |
| LVS-FULLNAT | 修改请求报文的源 / 目标 IP | 解决 NAT 模式瓶颈，VS 和 RS 可跨网段 |
二、实验环境说明
本次实验使用两个网段：
-
NAT 网段：192.168.0.0/24（对外访问）
-
仅主机网段：192.168.0.0/24（VS 与 RS 内网通信）
三、LVS-NAT 模式实验
3.1 环境部署
（1）VS 调度器配置
# 配置双网卡 IP（eth0：对外 VIP，eth1：对内 DIP）
[root@vsnode ~]# vmset.sh eth0 192.168.0.100 vsnode
[root@vsnode ~]# vmset.sh eth1 192.168.0.100 vsnode noroute
# 开启内核转发（核心：NAT 模式必须开启）
[root@vsnode ~]# echo "net.ipv4.ip_forward=1" >> /etc/sysctl.conf
[root@vsnode ~]# sysctl -p（2）RS1 真实服务器配置
# 配置内网 IP，网关指向 VS 的 DIP
[root@RS1 ~]# vmset.sh eth0 192.168.0.10 RS1 noroute
[root@RS1 ~]# nmcli connection modify eth0 ipv4.gateway 192.168.0.100
[root@RS1 ~]# nmcli connection reload
[root@RS1 ~]# nmcli connection up eth0
# 验证路由（网关需为 192.168.0.100）
[root@RS1 ~]# route -n
# 部署 HTTP 服务（用于测试）
[root@RS1 ~]# dnf install httpd -y
[root@RS1 ~]# systemctl enable --now httpd
[root@RS1 ~]# echo "RS1 - 192.168.0.10" > /var/www/html/index.html（3）RS2 真实服务器配置
# 修正原文笔误：RS2 配置需替换 IP 和主机名
[root@RS2 ~]# vmset.sh eth0 192.168.0.20 RS2 noroute
[root@RS2 ~]# nmcli connection modify eth0 ipv4.gateway 192.168.0.100
[root@RS2 ~]# nmcli connection reload
[root@RS2 ~]# nmcli connection up eth0
# 验证路由
[root@RS2 ~]# route -n
# 部署 HTTP 服务
[root@RS2 ~]# dnf install httpd -y
[root@RS2 ~]# systemctl enable --now httpd
[root@RS2 ~]# echo "RS2 - 192.168.0.20" > /var/www/html/index.html（4）环境连通性测试（VS 节点执行）
[root@vsnode ~]# curl 192.168.0.10 # 应返回 RS1 内容
[root@vsnode ~]# curl 192.168.0.20 # 应返回 RS2 内容3.2 配置 LVS-NAT 策略
# 安装 ipvsadm 工具
[root@vsnode ~]# dnf install ipvsadm -y
# 清空原有规则
[root@vsnode ~]# ipvsadm -C
# 添加虚拟服务（VIP:80，调度算法 wrr 加权轮询）
[root@vsnode ~]# ipvsadm -A -t 192.168.0.100:80 -s wrr
# 添加 RS1 节点（-m 表示 NAT 模式，-w 1 权重）
[root@vsnode ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.100:80 -r 192.168.0.10:80 -m -w 1
# 添加 RS2 节点
[root@vsnode ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.100:80 -r 192.168.0.20:80 -m -w 1
# 查看规则（验证配置）
[root@vsnode ~]# ipvsadm -Ln3.3 测试验证
（1）基础轮询测试
# 连续访问 10 次，验证轮询效果
[root@vsnode ~]# for i in {1..10};do curl 192.168.32.100;done
# 预期结果：RS1/RS2 交替返回（权重均为 1）（2）调整权重测试
# 修改 RS1 权重为 2（-e 编辑规则）
[root@vsnode ~]# ipvsadm -e -t 192.168.0.100:80 -r 192.168.0.10:80 -m -w 2
# 再次测试（RS1 出现频率应为 RS2 的 2 倍）
[root@vsnode ~]# for i in {1..10};do curl 192.168.0.100;done（3）故障转移测试
停止 RS2 的 httpd 服务或断开网络，再次访问 VIP，请求会全部转发到 RS1，验证集群可用性。
四、LVS-DR 模式实验
4.1 环境部署逻辑
DR 模式核心：
-
VS 和所有 RS 都配置相同的 VIP（仅 VS 的 VIP 对外可见，RS 的 VIP 绑定在 lo 回环口）；
-
RS 需禁用 ARP 响应（避免 VIP 地址冲突）；
-
仅修改报文 MAC 地址，请求经 VS 转发，响应直接从 RS 返回客户端。
4.2 详细配置
（1）路由器（可选，用于网段转发）
# 清空原有 ipvsadm 规则
[root@router ~]# systemctl disable --now ipvsadm.service
[root@router ~]# ipvsadm -C
# 配置双网卡 IP
[root@router ~]# vmset.sh eth0 172.25.254.100 vsnode
[root@router ~]# vmset.sh eth1 192.168.0.100 vsnode noroute
# 开启内核转发
[root@router ~]# echo "net.ipv4.ip_forward=1" >> /etc/sysctl.conf
[root@router ~]# sysctl -p
# 配置 SNAT 转发（让 RS 能访问外网）
[root@router ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth1 -j SNAT --to-source 192.168.0.100
[root@router ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j SNAT --to-source 172.25.254.100（2）VS 调度器配置
# 配置内网 IP（DIP）
[root@vsnode ~]# vmset.sh eth0 192.168.0.50 vsnode noroute
# 编辑网卡配置
[root@vsnode ~]# vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0
[ipv4]
method=manual
address1=192.168.0.50/24,192.168.0.100
# 配置 lo 回环口绑定 VIP（192.168.0.200）
[root@vsnode ~]# cp -p /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection /etc/NetworkManager/system-connections/lo.nmconnection
[root@vsnode ~]# vim /etc/NetworkManager/system-connections/lo.nmconnection
[connection]
id=lo
type=loopback
interface-name=lo
[ipv4]
method=manual
address1=127.0.0.1/8
address2=192.168.0.200/32
# 重载并激活连接
[root@vsnode ~]# nmcli connection reload
[root@vsnode ~]# nmcli connection up eth0
[root@vsnode ~]# nmcli connection up lo
# 配置 LVS-DR 规则（-g 表示 DR 模式，rr 轮询算法）
[root@vsnode ~]# ipvsadm -A -t 192.168.0.200:80 -s rr
[root@vsnode ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.200:80 -r 192.168.0.10 -g
[root@vsnode ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.200:80 -r 192.168.0.20 -g
[root@vsnode ~]# ipvsadm -Ln # 验证规则（3）客户端配置
# 配置 IP 并指向网关
[root@client ~]# vmset.sh eth0 192.168.0.99 client noroute
[root@client ~]# vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0
[ipv4]
method=manual
address1=192.168.0.99/24,192.168.0.100
dns=8.8.8.8;
# 重载连接
[root@client ~]# nmcli connection reload
[root@client ~]# nmcli connection up eth0
# 测试连通性（ping VIP）
[root@client ~]# ping 192.168.0.200（4）RS1 配置
# 配置内网 IP 和网关
[root@RS1 ~]# vmset.sh eth0 192.168.0.10 RS1 noroute
[root@RS1 ~]# nmcli connection modify eth0 ipv4.gateway 192.168.0.100
[root@RS1 ~]# nmcli connection reload
[root@RS1 ~]# nmcli connection up eth0
# lo 回环口绑定 VIP（和 VS 一致）
[root@RS1 ~]# cp -p /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection /etc/NetworkManager/system-connections/lo.nmconnection
[root@RS1 ~]# vim /etc/NetworkManager/system-connections/lo.nmconnection
[connection]
id=lo
type=loopback
interface-name=lo
[ipv4]
method=manual
address1=127.0.0.1/8
address2=192.168.0.200/32
# 重载连接
[root@RS1 ~]# nmcli connection reload
[root@RS1 ~]# nmcli connection up lo
# 禁用 ARP 响应（核心：避免 VIP 冲突）
[root@RS1 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
[root@RS1 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
[root@RS1 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
[root@RS1 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
# 部署 HTTP 服务（同 NAT 模式）
[root@RS1 ~]# dnf install httpd -y
[root@RS1 ~]# systemctl enable --now httpd
[root@RS1 ~]# echo "RS1 - DR Mode" > /var/www/html/index.html（5）RS2 配置
# 重复 RS1 配置
[root@RS2 ~]# vmset.sh eth0 192.168.0.20 RS2 noroute
[root@RS2 ~]# nmcli connection modify eth0 ipv4.gateway 192.168.0.100
[root@RS2 ~]# nmcli connection reload
[root@RS2 ~]# nmcli connection up eth0
# lo 绑定 VIP
[root@RS2 ~]# cp -p /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection /etc/NetworkManager/system-connections/lo.nmconnection
[root@RS2 ~]# vim /etc/NetworkManager/system-connections/lo.nmconnection
[connection]
id=lo
type=loopback
interface-name=lo
[ipv4]
method=manual
address1=127.0.0.1/8
address2=192.168.0.200/32
# 重载连接
[root@RS2 ~]# nmcli connection reload
[root@RS2 ~]# nmcli connection up lo
# 禁用 ARP 响应
[root@RS2 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
[root@RS2 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
[root@RS2 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
[root@RS2 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
# 部署 HTTP 服务
[root@RS2 ~]# dnf install httpd -y
[root@RS2 ~]# systemctl enable --now httpd
[root@RS2 ~]# echo "RS2 - DR Mode" > /var/www/html/index.html4.3 测试验证
客户端访问 VIP（192.168.0.200），验证轮询效果：
[root@client ~]# for i in {1..10};do curl 192.168.0.200;done
# 预期结果：RS1/RS2 交替返回（RR 算法）总结
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LVS-NAT 模式：核心是修改请求目标 IP，RS 网关必须指向 VS 的 DIP，请求 / 响应均经 VS 转发，易成瓶颈但配置简单；
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LVS-DR 模式：核心是修改 MAC 地址，VIP 绑定在 VS 外网和 RS 回环口，RS 需禁用 ARP 响应，性能最优（响应直连客户端）；
-
关键配置：NAT 模式需开启
ip_forward，DR 模式需禁用 ARP 响应，ipvsadm 规则中-m对应 NAT、-g对应 DR。