LVS-DR群集

LVS-DR (Direct Routing, 直接路由) 是 Linux Virtual Server (LVS) 三种工作模式中性能最高、生产环境最常用 的四层负载均衡方案。它通过二层 MAC 地址改写实现请求分发，响应包直接由后端服务器返回客户端，彻底规避调度器带宽瓶颈。

一、核心原理与特点

核心思想 ：请求进调度器，响应直连客户

• 架构角色
  • Director (调度器)：对外暴露 VIP，接收并分发请求。
  • Real Server (RS, 真实服务器)：处理业务，直接响应客户端。
  • VIP (Virtual IP)：集群统一入口 IP，Director 与所有 RS 共享。
• 数据流向
  1. 客户端 → Director
     • 包：源 IP=CIP, 目标 IP=VIP, 目标 MAC=Director MAC
  2. Director → RS
     • 仅改写：源 MAC=Director, 目标 MAC = 选中 RS
     • IP 地址完全不变（CIP → VIP）
  3. RS 处理
     • RS 收到包，发现目标 IP 是本机 lo 上的 VIP，接收并处理。
  4. RS → 客户端
     • 响应包：源 IP=VIP, 目标 IP=CIP
     • 直接从 RS 物理网卡发出，不经过 Director
• 关键特性
  • 同网段强制 ：Director 与所有 RS 必须在同一物理二层网络（同一交换机）。
  • VIP 共享 ：Director 配置在物理网卡，RS 配置在 lo 回环接口。
  • ARP 抑制 ：RS 必须禁止响应 VIP 的 ARP（arp_ignore=1, arp_announce=2），否则 IP 冲突。
  • 无端口映射：Director 与 RS 服务端口必须一致（如都 80）。
  • 性能最优 ：仅二层转发，调度器无回传流量，支持10 万 + 并发。

二、部署步骤（CentOS/RHEL）

环境示例

• VIP：192.168.1.100
• Director (DIP)：192.168.1.10
• RS1 (RIP)：192.168.1.20
• RS2 (RIP)：192.168.1.21

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1. Director 配置

1.1 安装工具

bash

运行

systemctl stop firewalld
setenforce 0
modprobe ip_vs
yum install -y ipvsadm keepalived

1.2 配置 VIP

bash

运行

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0

# 编辑 ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.1.100
NETMASK=255.255.255.255  # 关键：32位掩码
ONBOOT=yes

ifup ens33:0

1.3 配置 LVS 规则

bash

运行

ipvsadm -C  # 清空
# 添加VIP服务（-s wrr=加权轮询）
ipvsadm -A -t 192.168.1.100:80 -s wrr
# 添加RS（-g=DR模式）
ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.20:80 -g -w 1
ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.21:80 -g -w 1

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl enable --now ipvsadm

1.4 内核参数（可选）

bash

运行

echo "net.ipv4.ip_forward = 0" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p

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2. Real Server 配置（所有 RS 执行）

2.1 配置 VIP 到 lo

bash

运行

# 临时生效
ip addr add 192.168.1.100/32 dev lo label lo:0
# 永久
echo "ip addr add 192.168.1.100/32 dev lo label lo:0" >> /etc/rc.local
chmod +x /etc/rc.local

2.2 强制 ARP 抑制（核心）

bash

运行

vi /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2

sysctl -p

• arp_ignore=1 ：只响应目标 IP 是本机物理网卡的 ARP。
• arp_announce=2：不宣告 lo 上的 VIP 到网络。

2.3 关闭路由转发

bash

运行

echo "net.ipv4.ip_forward = 0" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p

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三、验证与管理

bash

运行

# 查看规则
ipvsadm -Ln
# 查看连接状态
ipvsadm -Lnc
# 测试
curl http://192.168.1.100

四、优缺点

• 优点
  • 性能最强：无回传流量，调度器无瓶颈。
  • 延迟低：二层转发，响应直连。
  • 配置清晰：RS 网关无需指向 Director。
• 缺点
  • 不支持跨网段：Director 与 RS 必须同局域网。
  • 不支持端口映射：端口必须统一。
  • ARP 抑制必须正确，否则不通。

五、适用场景

• 高并发 Web、API、游戏服务
• 电商秒杀、直播、大流量入口
• 追求极致性能的四层负载均衡

六、与 NAT 模式对比

表格

特性	LVS-DR	LVS-NAT
转发层级	二层（MAC）	三层（IP）
回传流量	RS 直连	必须经 Director
性能	最高	中等（调度器瓶颈）
跨网段	❌ 必须同网段	✅ 支持跨网段
端口映射	❌ 不支持	✅ 支持
生产首选	✅ 是	❌ 较少