LVS（Linux Virtual Server） 是基于 Linux 内核的四层（TCP/UDP）高性能、高可用负载均衡群集技术，由章文嵩博士开发，是互联网架构中最核心的负载均衡方案之一。
一、LVS 群集三层架构
负载调度器（Director）
集群唯一入口，对外提供VIP（虚拟 IP）
运行 ip_vs 内核模块与 ipvsadm 管理工具
负责按算法分发请求到后端 RS
通常用 Keepalived 实现主备高可用（双机热备）
服务器池（Real Server, RS）
真正处理业务的后端服务器（Web/APP/DB 等）
拥有独立 RIP（真实 IP）
对客户端透明，可水平扩缩容
共享存储
保证所有 RS 数据一致（如 NFS、Ceph、分布式存储）
二、三种核心工作模式
- NAT 模式（VS/NAT）
原理：调度器修改目标 IP（VIP→RIP）转发请求；RS 响应先回调度器，再修改源 IP（RIP→VIP）发给客户端。
特点：
优点：RS 可用任意 OS，配置简单
缺点：双向流量都经 Director，易成瓶颈；RS 数量有限（10~20 台）
典型场景：小规模内网服务
- DR 模式（Direct Routing，直接路由）------ 生产最常用
原理：调度器仅修改目标 MAC 地址（Director MAC→RS MAC），IP 层不变（目标仍是 VIP）。RS 在 lo 口绑定 VIP，处理后直接回包客户端（绕过 Director）。
特点：
优点：性能最高（只处理入站）、吞吐量最大
缺点：Director 与 RS 必须同一物理网段；需配置 ARP 抑制
典型场景：Web/HTTP 大流量高并发服务
- TUN 模式（IP Tunneling，IP 隧道）
原理：调度器将 IP 包封装在新 IP 包中发给 RS；RS 解封装后处理，直接回包客户端。
特点：
优点：RS 可跨网段、跨机房
缺点：所有 RS 必须支持IPIP 隧道；有额外封装开销
典型场景：跨地域、异地多活集群
三、十大调度算法（ipvsadm -s）
静态算法（不考虑后端负载）
rr：轮询（Round Robin）
wrr：加权轮询（Weighted RR，按权重分配）
sh：源地址哈希（Source Hash，会话保持）
dh：目标地址哈希（Destination Hash）
动态算法（考虑后端连接数 / 负载）
lc：最少连接（Least Connections）
wlc：加权最少连接（默认）
sed：最短预期延迟（Shortest Expected Delay）
nq：永不排队（Never Queue）
lblc：基于局部的最少连接
lblcr：带复制的局部最少连接
四、LVS-DR 模式最简配置（CentOS/RHEL）
- Director 节点（调度器）
bash
运行
1. 安装工具
yum install -y ipvsadm keepalived
2. 配置VIP（如eth0:0）
ifconfig eth0:0 192.168.1.100 netmask 255.255.255.0 up
3. 添加LVS规则（DR模式，-g）
ipvsadm -A -t 192.168.1.100:80 -s wlc # 虚拟服务
ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.21:80 -g # RS1 DR
ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.22:80 -g # RS2 DR
4. 保存规则
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl enable --now ipvsadm
- Real Server 节点（所有 RS 执行）
bash
运行
1. lo口绑定VIP，抑制ARP
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
ifconfig lo:0 192.168.1.100 netmask 255.255.255.255 up
2. 永久配置（/etc/sysctl.conf）
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
五、高可用（HA）：LVS + Keepalived
Keepalived 作用：
实现 Director 主备自动切换（VRRP 协议）
自动 健康检查 RS（端口 / URL 探测）
故障 RS 自动剔除、恢复后自动加入
典型架构：双 Director（主 + 备）+ 多 RS，无单点故障。
六、LVS 特点总结
内核态：性能远高于 Nginx/HAProxy（七层）
四层转发：支持 TCP/UDP，不解析应用层内容
吞吐量高：DR 模式单机可扛10 万 + 并发
透明：客户端无感知，RS 可无缝扩缩容
成本低：纯软件、Linux 原生、免费开源
七、适用场景
高并发 Web 服务、电商、API 网关
游戏服务器、长连接服务
数据库读负载均衡（如 MySQL 只读实例）
云厂商四层 SLB 底层（如阿里云 SLB 基于 LVS）