LVS原理与配置全解析：四层负载均衡核心技术揭秘
LVS原理与配置全解析：四层负载均衡核心技术揭秘
一、LVS核心架构深度剖析
1. LVS的三大核心组件
LVS（Linux Virtual Server）的负载均衡能力由Linux内核中的三个核心模块协同实现：
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IPVS（IP Virtual Server）：
内核态的负载均衡引擎，负责流量分发和会话管理。相比用户态方案（如Nginx），IPVS直接在内核处理数据包，性能提升10倍以上。 -
Netfilter框架：
Linux内核的包过滤框架，LVS通过注册Netfilter钩子（HOOK）实现流量拦截和转发。 -
调度算法模块：
内置10余种调度策略，决定如何将请求分配给后端真实服务器（Real Server）。
2. 数据包转发全流程（以DR模式为例）
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客户端发起请求
数据包目标地址为VIP（Virtual IP）：目标IP=192.168.1.200,目标MAC=LVS的MAC -
LVS接收请求
- IPVS根据调度算法（如wrr）选择一台真实服务器（如RS1）
- 修改数据帧的目标MAC地址为RS1的MAC
- 源/目标IP地址保持不变
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真实服务器处理请求
- RS1的网卡发现目标MAC是自己，接收数据包
- 由于VIP绑定在lo接口，内核认为该请求合法，交给应用处理
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直接响应客户端
RS1构造响应包：源IP=VIP,目标IP=客户端IP，直接通过默认网关返回客户端
二、三种工作模式技术细节对比
| 维度 | NAT模式 | DR模式 | TUN模式 |
|---|---|---|---|
| 数据包修改 | 修改目标IP和端口 | 仅修改目标MAC地址 | 封装为IP隧道包 |
| 响应路径 | 必须经过LVS | 直接返回客户端 | 直接返回客户端 |
| 服务器位置 | 可跨不同子网 | 必须同一局域网 | 可跨公网部署 |
| 性能损耗 | 较高（处理双向流量） | 最低（仅处理入站） | 中等（隧道封装开销） |
| 配置复杂度 | 低（需配置SNAT） | 中（需ARP抑制） | 高（需支持IP隧道） |
| 典型应用场景 | 小型私有云集群 | 电商大促、直播高并发 | 混合云、异地多活 |
三、DR模式超详细配置指南
1. 实验环境准备
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网络拓扑
客户端 (192.168.1.100) | | 目标VIP: 192.168.1.200 ↓ LVS服务器 (192.168.1.10) | | ↓ ↓ RS1 (192.168.1.101) RS2 (192.168.1.102) -
关键要求
- 所有RS必须与LVS在同一二层网络
- RS需绑定VIP到lo接口并抑制ARP响应
- 关闭所有节点的rp_filter：
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/rp_filter