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LVS原理与配置全解析：四层负载均衡核心技术揭秘

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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：

• 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）

1. 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

2. 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

3. 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

4. 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

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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

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三、DR模式超详细配置指南

1. 实验环境准备

• 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
    

2. LVS服务器配置分解

(1) 安装IPVS管理工具</