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【负载均衡】LVS原理与配置

news 2025/11/11 11:54:53

1. LVS

1.1 LVS概念

LVS是Linux 虚拟服务器，是一个内核级别的负载均衡器(LB)，工作在 OSI 第4层（传输层）。

1.2 作用

为后端分流，后端压力可以均衡
提高应用系统的响应能力、尽可能处理更多的访问请求、减少延迟为目标，获得高并发、高负载（LB）的整体性能
LB的负载分配依赖于主节点的分流算法

1.3 三大组件

负载调度器 (Load Balancer)：接收所有客户端请求
服务器池 (Server Pool)：多台真实服务器
共享存储 (Shared Storage)：保证数据一致性

1.4 LVS 三种工作模式

- NAT 模式（网络地址转换）

特点：

请求和响应都经过负载调度器
真实服务器使用私有 IP
调度器修改数据包的目标/源地址

- DR 模式（直接路由）

特点：

请求经过调度器，响应直接返回客户端
高性能，调度器无瓶颈
真实服务器需要配置 VIP 和 ARP 抑制

- TUN 模式（IP隧道）

特点：

通过 IP 隧道传输数据
调度器和真实服务器可以跨网段
配置复杂，性能较好

1.5 LVS 调度算法

- 静态调度算法

rr (Round Robin)：轮询
wrr (Weighted RR)：加权轮询
sh (Source Hashing)：源地址哈希
dh (Destination Hashing)：目标地址哈希

- 动态调度算法

lc (Least Connections)：最少连接
wlc (Weighted LC)：加权最少连接 ⭐最常用
lblc (Locality-Based LC)：基于局部性的最少连接
lblcr (Locality-Based LC with Replication)：带复制的基于局部性最少连接

2. NAT

2.1 NAT概念

网络地址转换，是一种IP地址转换技术，用于在私有网络和公共网络之间转换IP地址。

2.2 核心功能

地址转换：私有IP ↔ 公有IP
端口转换：端口映射和重定向
连接共享：多台设备共享一个公网IP

3. 集群

3.1 集群概念

集群是将多台计算机组合起来，作为一个整体向用户提供服务的系统架构。

3.2 核心目标

高可用性：服务永不中断
可扩展性：随需求增加节点
负载均衡：合理分配工作负载
容错能力：单点故障不影响整体

3.3 集群的三种主要类型

- 高可用集群（HA Cluster）

目的：确保服务持续可用

- 负载均衡集群（LB Cluster）

目的：分散请求压力

- 高性能计算集群（HPC Cluster）

目的：并行处理大规模计算

4.LVS实验配置

基础环境

① 共3台服务器， LVS *1 后端服务器 *2 windows主机 *1

内网网段：192.168.40.0 255.255.255.0

外网网段：192.168.65.0 255.255.255.0

LVS 网卡1：ens33_ip 192.168.65.131 外网网关 VMnet8 NAT模式

LVS 网卡2： ens35_ip 192.168.40.128 内网网关 VMnet1 仅主机模式

后端服务器1 网卡：ens33_ip 192.168.40.129 内网 VMnet1 仅主机模式网关指向LVS内网网卡

后端服务器2 网卡：ens33_ip 192.168.40.130 内网 VMnet1 仅主机模式网关指向LVS内网网卡

windows主机：网关指向LVS外网网卡
LVS环境

② LVS服务器环境
开启防火墙、清空规则
开启net 转发功能（/etc/sysctl.conf net.ipv4.ip_forward）

# 开启防火墙
systemctl start firewalld# 清除防火墙规则
iptables -t nat -F
iptables -F# 配置SNAT转发规则
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1# 刷新生效
sysctl -p#自定义路由转发规则，将所有192.168.40.0/24网段的流量全部映射为192.168.65.131的地址
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.40.0/24 -o ens33 -j SNAT --to-source
192.168.65.131

后端服务器环境

③ 后端服务器
关闭防火墙、核心防护、配置本地仓库，下载httpd

# 关闭防火墙：
systemctl disable firewalld --now
setenforce 0# 搭建本地yum仓库# 安装httpd
yum install -y httpd# 更改两个后端服务器中hppd中页面内容
vi /var/www/html/index.htmlthis is httpd01# 启动两台后端服务器的httpd
systemctl start httpd

搭建
LVS服务器：
安装外网并开启lvs 管理工具 ipvsadm
设置防火墙nat 地址映射功能，把内网网段的数据报转为外网的IP
ipvsadm 清理规则（ipvsadm -C）
ipvsadm 设置外网访问入口与负载策略
ipvsadm 定义后端地址池位置
ipvsadm 直接启动
HTTPD 服务器：
下载、开启httpd 后，修改网页，方便验证时分辨lvs的轮循规则

# 安装ipvsadm 管理工具
yum -y install ipvsadm# 启动服务前须保存负载分配策略+
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm# systemctl start ipvsadm.service# 配置负载分配策略（NAT模式只要在服务器上配置，节点服务器不需要特殊配置）
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.65.131:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.65.131:80 -r 192.168.40.129:80 -m
ipvsadm -a -t 192.168.65.131:80 -r 192.168.40.130:80 -m# 启用策略
ipvsadm # 查看节点状态，Masq代表 NAT模式
ipvsadm -ln # 保存策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm