六十、【Linux系统lvs应用】LVS简介 、 LVS-NAT集群 、 LVS-DR集群

LVS架构全景图

LVS 功能概述

LVS (Linux Virtual Server) 是 Linux 内核内置的高性能负载均衡解决方案，提供三种工作模式：NAT、DR 和 TUN。核心组件包括：

• 负载调度器：接收客户端请求并分发到后端服务器
• 真实服务器集群：实际处理请求的应用服务器
• 共享存储：保证服务器间数据一致性

NAT 模式特点

• 调度器修改目标 IP 为后端服务器
• 后端服务器返回流量经过调度器
• 支持端口映射，调度器性能瓶颈

DR 模式特点

• 调度器仅修改 MAC 地址
• 后端服务器直接响应客户端
• 高性能，要求服务器在同一局域网

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一、LVS-NAT 集群配置

1. 网络拓扑

客户端 (192.168.1.100) → LVS调度器 (外:192.168.1.10, 内:10.0.0.1) → 后端服务器 (10.0.0.2, 10.0.0.3)

2. 调度器配置

# 开启IP转发
[root@localhost ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward# 安装IPVS管理工具
[root@localhost ~]# yum install ipvsadm -y# 创建虚拟服务
[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 192.168.1.10:80 -s rr# 添加后端服务器
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.1.10:80 -r 10.0.0.2:80 -m
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.1.10:80 -r 10.0.0.3:80 -m# 查看配置
[root@localhost ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.1.10:80 rr-> 10.0.0.2:80                  Masq    1      0          0-> 10.0.0.3:80                  Masq    1      0          0

3. 后端服务器配置

# 设置网关为调度器内网IP
[root@localhost ~]# ip route add default via 10.0.0.1# 启动Web服务
[root@localhost ~]# systemctl start httpd

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二、LVS-DR 集群配置

1. 网络拓扑

客户端 (192.168.1.100) → LVS调度器 (192.168.1.10) → 后端服务器 (192.168.1.11, 192.168.1.12)

2. 调度器配置

# 创建虚拟IP（VIP）
[root@localhost ~]# ip addr add 192.168.1.10/32 dev lo# 配置IPVS服务
[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 192.168.1.10:80 -s wrr
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.1.10:80 -r 192.168.1.11 -g -w 2
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.1.10:80 -r 192.168.1.12 -g -w 1

3. 后端服务器配置

# 隐藏VIP响应（ARP抑制）
[root@localhost ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
[root@localhost ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce# 添加VIP到lo接口
[root@localhost ~]# ip addr add 192.168.1.10/32 dev lo

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三、健康检查配置

# 安装监控脚本
[root@localhost ~]# cat > /etc/keepalived/check_http.sh <<EOF
#!/bin/bash
curl -s http://localhost >/dev/null || exit 1
EOF
[root@localhost ~]# chmod +x /etc/keepalived/check_http.sh# 配置Keepalived
[root@localhost ~]# vi /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_script chk_http {script "/etc/keepalived/check_http.sh"interval 2weight 2
}vrrp_instance VI_1 {state MASTERinterface eth0virtual_router_id 51priority 100advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111}virtual_ipaddress {192.168.1.10}track_script {chk_http}
}

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命令总结表格

演示命令	功能描述	关键参数
ipvsadm -A -t VIP:80 -s rr	创建虚拟服务	-A 添加服务, -s 调度算法
ipvsadm -a -t VIP:80 -r RIP -m	NAT模式添加后端	-r 真实服务器, -m NAT模式
ipvsadm -a -t VIP:80 -r RIP -g	DR模式添加后端	-g DR直连模式
ip addr add VIP/32 dev lo	配置虚拟IP	需在调度器和后端执行
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward	开启IP转发	NAT模式必需
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore	抑制ARP响应	DR模式必需
keepalived -D	启动高可用守护进程	提供故障切换

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功能对比分析

LVS工作模式对比

特性	NAT模式	DR模式
网络要求	调度器需双网卡	所有服务器同网段
性能	较低（双向流量）	高（仅入站流量）
配置复杂度	简单	复杂（需ARP抑制）
服务器可见性	隐藏（私有IP）	暴露（公网IP）
端口映射	支持	不支持
典型场景	中小流量HTTP/HTTPS	高并发TCP服务

调度算法选择

算法	类型	适用场景
rr	静态	简单轮询（服务器性能均等）
wrr	静态	加权轮询（服务器性能不均）
lc	动态	最小连接数（长连接服务）
wlc	动态	加权最小连接（最优负载均衡）
sh	静态	源IP哈希（会话保持）

生产环境建议

1. DR模式优化

   # 调整内核参数提升性能
   echo 1024 > /proc/sys/net/ipv4/vs/conn_tab_bits
   echo 30 > /proc/sys/net/ipv4/vs/expire_nodest_conn
   

2. 会话保持配置

   # 基于cookie的持久连接
   ipvsadm -A -t 192.168.1.10:80 -s sh
   ipvsadm -p 300  # 300秒会话保持
   

3. 健康检查增强

   # TCP检查
   ipvsadm --add-server -t 192.168.1.10:80 -r 192.168.1.11 --check-interval 5 --check-type tcp
   

4. 安全防护

   # 防止SYN洪水攻击
   echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/vs/syn_protect
   

故障排查流程

故障排查命令

# 查看实时连接
ipvsadm -Lnc# 检查后端状态
ipvsadm -Ln --stats# 跟踪数据包路径
tcpdump -i eth0 host 192.168.1.10

企业级架构

电商平台架构案例