文章目录
- [LVS 小白完整教程（Linux虚拟服务器负载均衡）](#LVS 小白完整教程（Linux虚拟服务器负载均衡）)
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- 一、核心名词（必须看懂，后面才不会懵）
- 二、四种工作模式对比
- 三、模式详解
- 四、LVS调度算法
- 五、ipvsadm命令速查表
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- [1. 集群服务操作（定义VIP、端口、调度算法）](#1. 集群服务操作（定义VIP、端口、调度算法）)
- [2. 添加/管理后端Real Server](#2. 添加/管理后端Real Server)
- 六、实战一：LVS‑NAT完整部署示例
- 七、实战二：LVS‑DR模式完整部署（生产常用）
LVS 小白完整教程（Linux虚拟服务器负载均衡）
LVS全称 Linux Virtual Server ，章文嵩博士1998年开源开发，工作在内核层 ，性能极高，用来把多台后端服务器包装成一台虚拟对外服务的集群。 LVS =
ipvs（内核模块，真正干活） +ipvsadm（命令行管理工具，没有配置文件，全部靠命令操作）。
一、核心名词（必须看懂，后面才不会懵）
| 名词 | 全称 | 通俗解释 |
|---|---|---|
| Director | 调度器 | LVS负载均衡主机，集群入口，也叫VS |
| RS | Real Server | 后端真实服务器（Nginx/Apache等），真正处理用户请求 |
| VIP | Virtual IP | 用户访问的IP，对外暴露服务的虚拟IP |
| DIP | Director IP | LVS调度器和后端RS通信的内网IP |
| RIP | Real Server IP | 后端真实服务器的IP地址 |
| CIP | Client IP | 用户客户端的IP地址 |
简单流向：客户端CIP → VIP(LVS入口) → DIP → RIP(后端服务器)
💡提示：
ipvs钩子挂在内核netfilter的INPUT链上，数据包走到这里才做负载均衡转发。- 生产环境Director不要用虚拟机，流量大CPU压力高。
二、四种工作模式对比
| 模式 | 核心原理 | 请求路径 | 优点 | 缺点 | 生产使用 |
|---|---|---|---|---|---|
| NAT | 修改数据包IP（目标IP转换） | 请求、响应全部经过LVS | 配置最简单，支持端口映射，后端可以任意操作系统 | LVS容易成为性能瓶颈 | 小规模测试、学习用 |
| DR（直接路由） | 只修改二层MAC地址，IP头不动 | 请求走LVS，响应直接后端返回客户端 | 性能最强，几乎无瓶颈 | LVS和后端RS必须同一个局域网，不能端口映射 | ✅生产99%使用 |
| TUN隧道 | 包外面再套一层IP隧道包头 | 请求走LVS，响应直回客户端 | 支持跨机房跨网段 | 需要服务器支持IP隧道，配置复杂 | 极少用 |
| FullNat | 同时改源IP+目标IP | 请求响应都走LVS | 后端可以任意网段 | 内核版本要求高 | 了解即可 |
重点掌握：NAT、DR，TUN了解概念即可。
三、模式详解
1）LVS‑NAT模式
全部流量都过LVS，类似路由器做DNAT转换。
- 用户请求：
CIP → VIP，数据包到LVS调度器 - ipvs修改数据包目标IP：VIP → RIP，转发给后端RS
- RS处理完，回复数据包源IP为RIP，目标CIP，包回到LVS
- LVS修改源IP：RIP→VIP，返回给客户端。
✅ NAT硬性条件：
- 后端RS网关必须指向LVS的DIP，否则回包不经过LVS，访问失败。
- LVS调度器必须开启内核转发
net.ipv4.ip_forward=1。 - RIP与DIP同一个网段。
2）LVS‑DR模式（生产首选）
不改IP，只改MAC地址，后端服务器直接把结果返回给用户，LVS只处理入流量，不处理返回流量，性能高很多。
数据包变化：
- IP头全程不变：源IP=CIP，目标IP=VIP
- 只修改二层MAC：目标MAC改成后端RS网卡MAC，实现局域网二层转发。
✅ DR硬性条件：
- LVS调度器和所有RS必须在同一个局域网（同一交换机）
- 所有RS本机上配置VIP（
/32掩码，绑定在虚拟网卡/dummy网卡） - ARP抑制！！关键：RS不能对外响应VIP的ARP请求，否则客户端ARP解析直接找到后端服务器，绕过LVS，负载均衡失效。
两个核心内核参数（RS上配置）
net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1：仅当ARP请求目标IP正好是接收网卡IP才应答，虚拟网卡收到VIP的ARP不回复。net.ipv4.conf.all.arp_announce=2：ARP广播通告的时候，不使用VIP向外广播，避免ARP漂移冲突。
RS网关不能指向DIP，网关指向真实的路由器。
3）LVS‑TUN隧道模式
在原始IP数据包外面再封装一层新IP包头（外层源DIP，目标RIP），通过IP隧道把包发给跨机房RS；RS拆外层IP，处理原始请求，响应直接回客户端。 缺点：所有RS都需要支持IP隧道，配置复杂，企业极少部署。
四、LVS调度算法
分为静态算法（不看服务器负载） 、动态算法（看连接数负载）。
静态调度（固定策略，无视后端压力）
- rr 轮询：请求轮流分给每台服务器，假设所有服务器性能完全一样。
- wrr 加权轮询：给服务器设置权重，权重越大接收请求越多。服务器配置不一样首选。
- sh 源地址哈希：同一个客户端IP永远调度到同一台RS，实现会话绑定。
- dh 目标地址哈希：根据访问目标IP哈希分配，多用于缓存集群。
动态调度（根据连接数动态分配，生产推荐）
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lc 最少连接：分配给当前活跃连接数最少的后端服务器。
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wlc 加权最少连接（LVS默认算法⭐）：结合权重+活跃连接，最通用，绝大多数生产使用。
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SED 最短期望延迟：WLC改进，只计算活跃连接。
-
NQ永不排队
：SED改进，如果有服务器连接数为0，直接分配过去，保证空闲机器一定会收到流量。
LBLC / LBLCR：缓存集群专用，普通Web集群基本不用。
五、ipvsadm命令速查表
注意：LVS没有配置文件，规则保存在内存；重启服务器全部丢失，需要保存/恢复规则。
1. 集群服务操作（定义VIP、端口、调度算法）
# 添加虚拟集群服务（-t tcp，VIP:端口，-s 指定调度算法）
ipvsadm -A -t 10.1.1.10:80 -s rr
# 修改集群服务
ipvsadm -E -t 10.1.1.10:80 -s wrr
# 删除整个集群服务
ipvsadm -D -t 10.1.1.10:80
# 清空全部ipvs规则
ipvsadm -C
# 保存规则到文件
ipvsadm -S -n > /etc/sysconfig/ipvsadm
# 载入恢复规则
ipvsadm -R2. 添加/管理后端Real Server
# -a 添加RS；-r 后端服务器地址；-m NAT模式；-g DR模式；-i TUN模式；-w 权重
# NAT模式添加后端（-m masquerade）
ipvsadm -a -t 10.1.1.10:80 -r 10.1.8.11 -m -w 1
# DR模式添加后端（-g gateway）
ipvsadm -a -t 10.1.8.100:80 -r 10.1.8.11:80 -g -w 1
# 修改后端权重
ipvsadm -e -t 10.1.8.100:80 -r 10.1.8.12:80 -g -w 2
# 删除某一台后端服务器
ipvsadm -d -t 10.1.8.100:80 -r 10.1.8.12:80
# 查看规则 -n数字格式，不解析主机名
ipvsadm -Ln
# 清空计数器统计
ipvsadm -Z参数小记：
-m→ NAT模式-g→ DR模式（gateway）-i→ TUN隧道模式
六、实战一：LVS‑NAT完整部署示例
实验拓扑说明
| 主机 | IP | 网关 | 角色 |
|---|---|---|---|
| lvs调度器 | VIP：10.1.1.10；DIP：10.1.8.10 | 10.1.8.2 | LVS Director |
| web1 | 10.1.8.11 | 10.1.8.10 | 后端Nginx |
| web2 | 10.1.8.12 | 10.1.8.10 | 后端Nginx |
| web3 | 10.1.8.13 | 10.1.8.10 | 后端Nginx |
| client客户端 | 10.1.1.21 | 10.1.1.10 | 测试访问 |
⚠️关键点：所有后端web服务器网关必须指向LVS的DIP（10.1.8.10），否则回包不走LVS。
步骤1：LVS调度器配置
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开启内核IP转发
echo "net.ipv4.ip_forward=1" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p -
关闭防火墙或者设置trusted区域
systemctl enable --now firewalld
firewall-cmd --set-default-zone=trusted -
安装ipvsadm
yum install -y ipvsadm
touch /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl enable ipvsadm -
创建LVS NAT规则
创建集群服务，轮询rr
ipvsadm -A -t 10.1.1.10:80 -s rr
添加三台后端，NAT模式(-m)
ipvsadm -a -t 10.1.1.10:80 -r 10.1.8.11 -m
ipvsadm -a -t 10.1.1.10:80 -r 10.1.8.12 -m
ipvsadm -a -t 10.1.1.10:80 -r 10.1.8.13 -m#保存规则
ipvsadm -S -n > /etc/sysconfig/ipvsadm#查看
ipvsadm -Ln
步骤2：后端web服务器配置（web1/web2/web3全部执行）
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设置网关指向LVS DIP：
10.1.8.10 -
安装nginx，修改首页便于观察
yum install -y nginx
echo "welcome $(hostname)" > /usr/share/nginx/html/index.html
systemctl enable --now nginx
步骤3：客户端测试
#循环90次访问VIP
for i in {1..90};do curl -s 10.1.1.10;done|sort|uniq -c输出会均衡访问三台web服务器。
📝NAT模式踩坑点： 如果客户端和后端RS同一个网段，访问失败。因为RS收到请求源IP和自己同一网段，直接回包给客户端，绕过LVS。解决：给RS添加主机路由，访问客户端网段网关强制走LVS。
七、实战二：LVS‑DR模式完整部署（生产常用）
DR模式重点：RS上绑定VIP/32 + ARP抑制，RS网关不要指向LVS。
拓扑
| 主机 | IP | 网关 | 角色 |
|---|---|---|---|
| lvs调度器 | DIP:10.1.8.10，VIP：10.1.8.100/32 | 10.1.8.20 | LVS Director |
| web1 | 10.1.8.11 | 10.1.8.20 | 后端Nginx |
| web2 | 10.1.8.12 | 10.1.8.20 | 后端Nginx |
| web3 | 10.1.8.13 | 10.1.8.20 | 后端Nginx |
| client客户端 | 10.1.1.21 | 10.1.1.20 | 测试机 |
重点：所有后端RS网关指向真实路由器
10.1.8.20，不要指向LVS。
步骤1：所有后端RS服务器（web1/web2/web3）配置
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创建dummy虚拟网卡，绑定VIP，掩码必须32位
nmcli connection add type dummy ifname dummy con-name dummy ipv4.method manual ipv4.addresses 10.1.8.100/32
nmcli connection up dummy -
ARP抑制内核参数（非常重要，防止ARP冲突）
cat >> /etc/sysctl.conf <<EOF
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.dummy.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.dummy.arp_announce = 2
EOF
sysctl -p -
部署nginx
yum install -y nginx
echo "welcome $(hostname)" > /usr/share/nginx/html/index.html
systemctl enable --now nginx
步骤2：LVS调度器Director配置
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绑定VIP（dummy网卡，32位掩码）
nmcli connection add type dummy ifname dummy con-name dummy ipv4.method manual ipv4.addresses 10.1.8.100/32
nmcli connection up dummy -
安装ipvsadm
yum install -y ipvsadm
touch /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl enable ipvsadm -
创建DR模式LVS规则（
‑g代表DR模式）ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 10.1.8.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 10.1.8.100:80 -r 10.1.8.11:80 -g -w 1
ipvsadm -a -t 10.1.8.100:80 -r 10.1.8.12:80 -g -w 1
ipvsadm -a -t 10.1.8.100:80 -r 10.1.8.13:80 -g -w 1#保存规则
ipvsadm -S -n > /etc/sysconfig/ipvsadm#查看，Forward列显示Route，代表DR模式
ipvsadm -Ln
步骤3：客户端测试
for i in {1..90};do curl -s 10.1.8.100;done|sort|uniq -c📝DR踩坑清单：
- RS上VIP掩码必须是
/32，不能写/24，否则路由异常。- ARP参数忘记配置：访问偶尔通偶尔不通，ARP漂移。
- LVS与RS不在同一个二层局域网，DR直接无法工作。
- DR模式不支持端口映射 ，LVS的端口必须和后端RS端口完全一致。
/etc/sysconfig/ipvsadm
#查看，Forward列显示Route，代表DR模式
ipvsadm -Ln