LVS（Linux Virtual Server）速通

发布时间：2026/7/31 22:25:29

LVS（Linux Virtual Server）速通

一.集群和分布式:

集群：同一个业务系统，部署在多台服务器上，集群中，每一台服务器实现的功能没有差别，数据和代码都是一样的
 

分布式：一个业务被拆成多个子业务，或者本身就是不同的业务，部署在多台服务器上。分布式中，每一台服务器实现的功能是有差别的，数据和代码也是不一样的，分布式每台服务器功能加起来，才是完整的业务

分布式是以缩短单个任务的执行时间来提升效率的，而集群则是通过提高单位时间内执行的任务数来提升效率,

对于大型网站，访问用户很多，实现一个群集，在前面部署一个负载均衡服务器，后面几台服务器完成同一业务。如果有用户进行相应业务访问时，负载均衡器根据后端哪台服务器的负载情况，决定由给哪一台去完成响应，并且台服务器垮了，其它的服务器可以顶上来。分布式的每一个节点，都完成不同的业务，如果一个节点垮了，那这个业务可能就会失败

二.LVS 介绍

定义：
LVS 是基于 Linux 内核的四层（传输层）负载均衡解决方案，由章文嵩博士开发，用于构建高性能、高可用的服务器集群。

核心组件：

  • Director（调度器）：接收客户端请求并分发到后端 Real Server。

  • Real Server（真实服务器）：实际处理请求的后端服务器集群——真正提供服务

  • VS：Virtual Server： 虚拟服务器——负责调度

  • VIP（虚拟 IP）：对外提供服务的虚拟 IP 地址。

  • RIP（真实 IP）：后端服务器的真实 IP 地址。

  • CIP：Client IP

工作原理：

VS根据请求报文的目标IP和目标协议及端口将其调度转发至某RS，根据调度算法来挑选RS

访问流程：CIP VIP == DIP RIP

官网：The Linux Virtual Server Project - Linux Server Cluster for Load Balancinghttp://www.linuxvirtualserver.org/ lvs集群体系结构

 LVS的三种工作模式

NAT

Ivs-nat:

本质是多目标IP的DNAT，通过将请求报文中的目标地址和目标端口修改为某挑出的RS的RIP和PORT实现转发

RIP和DIP应在同一个IP网络，且应使用私网地址;RS的网关要指向DIP

请求报文和响应报文都必须经由Director转发，Director易于成为系统瓶颈支持端口映射，可修改请求报文的目标PORT

VS必须是Linux系统，RS可以是任意OS系统

 NAT模式的工作流程

1.客户端发送访问请求，请求数据包中含有请求来源（cip），访问目标地址（VIP）访问目标端口（9000port）

2.VS服务器接收到访问请求做DNAT把请求数据包中的目的地由VIP换成RS的RIP和相应端口

3.RS1相应请求，发送响应数据包，包中的相应保温为数据来源（RIP1）响应目标（CIP）相应端口（9000port）

4.VS服务器接收到响应数据包，改变包中的数据来源（RIP1-->VIP）,响应目标端口（9000-->80）

5.VS服务器把修改过报文的响应数据包回传给客户端

6.lvs的NAT模式接收和返回客户端数据包时都要经过lvs的调度机，所以lvs的调度机容易阻塞

图解

客户请求到达vip后进入PREROUTING,在没有ipvs的时候因该进入本机INPUT,当IPVS存在后访问请求在通过PREROUTING后被ipvs结果并作nat转发

因为ipvs的作用点是在PREROUTING和INPUT链之间，所以如果在prerouting中设定规则会干扰ipvs的工作。所以在做lvs时要把iptables的火墙策略全清理掉。

DR（直接路由）

DR：Direct Routing，直接路由，LVS默认模式,应用最广泛,通过为请求报文重新封装一个MAC首部进行 转发，源MAC是DIP所在的接口的MAC，目标MAC是某挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址；源 IP/PORT，以及目标IP/PORT均保持不变

核心原理

  • 数据包处理：

    • 请求阶段：Director 仅修改请求报文的 目标 MAC 地址（不修改 IP），将请求转发给 RS。

    • 响应阶段：RS 直接返回响应给客户端（不经过 Director），源 IP 为 VIP。

  • 关键要求：

    • Director 和 RS 必须在 同一物理网络（二层可达）。

    • RS 需配置 VIP 并抑制 ARP 响应，避免地址冲突。

 DR模式数据传输过程

1.客户端发送数据帧给vs调度主机帧中内容为客户端IP+客户端的MAC+VIP+VIP的MAC

2.VS调度主机接收到数据帧后把帧中的VIP的MAC该为RS1的MAC，此时帧中的数据为客户端IP+客户端 的MAC+VIP+RS1的MAC

3.RS1得到2中的数据包做出响应回传数据包，数据包中的内容为VIP+RS1的MAC+客户端IP+客户端IP的 MAC

图解

DR模式的特点：
  1. 转发高效：Director 仅改目标 MAC ，不改 IP ，转发请求快。
  2. 响应直接：RS 处理完直接回客户端，无需经 Director ，延迟低。
  3. 同层限制：Director 和 RS 得在同一物理网络（二层可达） 。
  4. VIP 配置：RS 要配 VIP 且抑制 ARP ，避免地址冲突。
  5. 负载轻量：Director 只负责分请求，RS 直接回客户端，双方压力小。
  6. 易扩展高可用：可灵活加 RS ，一台故障不影响，服务稳。
  7. 端口不改：不支持端口映射（端口不能修改）

TUN——仅了解

转发方式：

不修改请求报文的IP首部（源IP为CIP，目标IP为VIP），而在原IP报文之外再封装一个IP首部 （源IP是DIP，目标IP是RIP），将报文发往挑选出的目标RS；RS直接响应给客户端（源IP是VIP，目标IP 是CIP）


TUN模式数据传输过程：

TUN模式特点

1.DIP, VIP, RIP都应该是公网地址

2.RS的网关一般不能指向DIP

3.请求报文要经由Director，但响应不能经由Director

4.不支持端口映射

5.RS的OS须支持隧道功能

LVS三种工作模式对比

模式原理优点缺点
NAT修改数据包的IP/端口支持端口映射，配置简单Director 易成瓶颈
DR（Direct Routing）仅修改 MAC 地址，不修改 IP性能极高（90% 吞吐量）要求 Real Server 与 Director 同局域网
TUN（IP 隧道）通过 IP 隧道封装数据包可跨机房部署配置复杂，隧道开销高


 关键区别：

  • NAT/FullNAT：请求和响应均经过Director。

  • DR/TUN：仅请求报文经过Director，响应报文由RS直接返回客户端。

vs-dr：通过封装新的MAC首部实现，通过MAC网络转发

lvs-tun：通过在原IP报文外封装新IP头实现转发，支持远距离通信

lvs-nat与lvs-fullnat：请求和响应报文都经由Director

lvs-nat：RIP的网关要指向DIP

LVS调度算法

LVS支持多种调度算法，分为静态和动态两类：

1. 静态算法（不考虑RS负载）

  • RR（轮询）：均分请求到各RS。（你一个，我一个）  ——适用场景：Real Server 性能均等

  • WRR（加权轮询）：根据RS性能分配权重。（你比我厉害，你两个，我一个） ——适用场景：Real Server 配置不均

  • SH（源地址哈希）：同一客户端固定访问同一RS（会话保持）。 ——适用场景：需要会话保持的应用

  • DH：Destination Hashing；目标地址哈希，第一次轮询调度至RS，后续将发往同一个目标地址的请 求始终转发至第一次挑中的RS，典型使用场景是正向代理缓存场景中的负载均衡，如：宽带运营商

2. 动态算法（基于RS负载状态）

  • LC（最少连接）：优先选择连接数最少的RS。 ——适用场景：长连接服务（如数据库）

  • WLC（加权最少连接）：默认算法，结合权重和连接数。 ——适用场景：Real Server 性能均等，但需动态平衡 “连接数”，避免节点过载。

  • SED：Shortest Expection Delay, 初始连接高权重优先Overhead=(activeconns+1+inactiveconns) x 256/weight 但是，当node1的权重为1，node2的权重为10，经过运算前几次的调度都会被node2承接

  • NQ：Never Queue，第一轮均匀分配，后续SED

  • SED/NQ：优化高权重节点的初始连接分配。 ——适用场景：Real Server 性能均等，但需 “优先让高权重节点承接初始连接”（哪怕连接数稍多 ），或需 “初始流量倾斜”。

  • LBLC：Locality-Based LC，动态的DH算法，使用场景：根据负载状态实现正向代理

  • LBLCR：LBLC with Replication，带复制功能的LBLC，解决LBLC负载不均衡问题，从负载重的复制 到负载轻的RS

  4.15版本内核以后新增调度算法
FO(Weighted Fai Over)调度算法：常用作灰度发布

让用户帮助企业测试其服务器有没有问题，
在此FO算法中，遍历虚拟服务所关联的真实服务器链表，找到还未过载(未设置IP_VS_DEST_F OVERLOAD标志)的且权重最高的真实服务器，进行调度

当服务器承接大量链接，我们可以对此服务器进行过载标记（IP_VS_DEST_F OVERLOAD），那么vs调度 器就不会把链接调度到有过载标记的主机中。

OVF(Overflow-connection)调度算法

基于真实服务器的活动连接数量和权重值实现。将新连接调度到权重值最高的真实服务器，直到其活动 连接数量超过权重值，之后调度到下一个权重值最高的真实服务器,在此OVF算法中，遍历虚拟服务相关 联的真实服务器链表，找到权重值最高的可用真实服务器。一个可用的真实服务器需要同时满足以下条 件:

1.未过载(未设置IP_VS_DEST_F OVERLOAD标志)

2.真实服务器当前的活动连接数量小于其权重值

3.其权重值不为零

lvs命令介绍

lvs软件相关信息

程序包：ipvsadm

Unit File: ipvsadm.service

主程序：/usr/sbin/ipvsadm

规则保存工具：/usr/sbin/ipvsadm-save

规则重载工具：/usr/sbin/ipvsadm-restore

配置文件：/etc/sysconfig/ipvsadm-config

ipvs调度规则文件：/etc/sysconfig/ipvsadm

ipvsadm命令——LVS 集群管理工具

ipvsadm 是 Linux Virtual Server (LVS) 的管理工具，用于配置和监控内核中的 IPVS（IP Virtual Server）模块。主要功能包括：

  • 管理虚拟服务（VS）：定义 VIP 和端口。

  • 管理真实服务器（RS）：添加、删除、修改后端节点。

  • 设置调度算法：如轮询（rr）、加权最小连接（wlc）等。

  • 查看连接状态：实时监控请求分发情况。

管理集群服务

ipvsadm -A|E -t（tcp）|u（udp）|f（防护墙标签） \

service-address(集群地址) \

[-s scheduler(调度算法)] \

[-p [timeout]] \

[-M netmask] \

[--pepersistence_engine] \

[-b sched-flags]


 

ipvsadm -D -t|u|f service-address 删除

ipvsadm –C 清空

ipvsadm –R 重载

ipvsadm -S [-n] 保存

 

管理集群中的real server

ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [-g | -i| -m](工作模式) [-w weight](权重)

ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address  删除RS

ipvsadm -L|l [options]                  查看rs

ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]        清楚计数器

lvs集群中的增删改

1.管理集群服务中的增删改

ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]]

-A #添加

-E #修改

-t #tcp服务

-u #udp服务

-s #指定调度算法，默认为WLC

-p #设置持久连接超时，持久连接可以理解为在同一个时间段同一个来源的请求调度到同一Realserver-f #firewall mask 火墙标记，是一个数字

形式 

#增加

[root@DR-server ~]# ipvsadm -A -t 172.25.254.100:80 -s rr

[root@DR-server ~]# ipvsadm -A -f 66 -p 3000

#修改

[root@DR-server ~]# ipvsadm -E -t 172.25.254.100:80 -s wrr -p 3000

#删除

[root@DR-server ~]# ipvsadm -D -t 172.25.254.100:80[root@DR-server ~]# ipvsadm -D -f 66

2.管理集群中RealServer的增删改

-a                     #添加realserver

-e                     #更改realserver-t #tcp协议

-u                      #udp协议

-f                       #火墙 标签

-r                       #realserver地址

-g                      #直连路由模式

-i                       #ipip隧道模式

-m                    #nat模式

-w                    #设定权重

-Z                     #清空计数器

-C                    #清空lvs策略

-L                     #查看lvs策略

-n                   #不做解析

--rate               #输出速率信息

形式

ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r realserver-address [-g|i|m] [-w weight]


 

#添加

[root@DR-server ~]# ipvsadm -a -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.30 -m

[root@DR-server ~]# ipvsadm -a -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.40 -m -w 2

#更改

[root@DR-server ~]# ipvsadm -e -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.30 -m -w 1

[root@DR-server ~]# ipvsadm -e -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.30 -i -w 1

#删除

[root@DR-server ~]# ipvsadm -d -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.30

[root@DR-server ~]# ipvsadm -Ln

[root@DR-server ~]# ipvsadm -Ln --rate

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port                 CPS   InPPS   OutPPS   InBPS   OutBPS

   -> RemoteAddress:Port

TCP 172.25.254.100:80                  0          0                0           0            0   

   -> 192.168.0.30:80                       0          0                0           0            0

   -> 192.168.0.40:80                        0         0                0           0            0


[root@DR-server ~]# ipvsadm -C   ——清空所有策略

[root@DR-server ~]# ipvsadm -Z -t 172.25.254.20:80

[root@DR-server ~]# ipvsadm -Ln --rate

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port                 CPS   InPPS   OutPPS   InBPS   OutBPS

   -> RemoteAddress:Port

TCP 172.25.254.20:80                   0            0             0            0             0

  -> 192.168.0.30:80                       0            0              0           0             0 

   -> 192.168.0.40:80                      0            0               0          0             0

ipvs的备份及恢复

添加的策略：

进行备份和删除：

恢复刚才备份的策略：

将策略进行开机自启动配置

NAT模式集群实验：

实验环境

主机名IPVIP角色
lvs192.168.0.100172.25.254.100调度器（VS）
RS1192.168.0.10，GW192.168.0.100null真实服务器（RS）
RS2192.168.0.20，GW192.168.0.100null真实服务器（RS）
client172.25.254.111测试机

注：

此实验要关闭火墙然后网页里要写内容

systemctl disable --now firewalld.service

echo 20 > /var/www/html/index.html

实验开始：

1.在lvs中启用内核路由功能

]# echo "net.ipv4.ip_forward=1" > /etc/sysctl.d/ip_forward.conf]# sysctl --system

2.在node1中安装ipvsadm

]# yum install ipvsadm -y

 3.在node1中添加调度策略

# ipvsadm -A -t 172.25.254.100:80 -s rr
]# ipvsadm -a -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.10:80 -m
]# ipvsadm -a -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.20:80 -m

4.查看策略

ipvsadm -Ln

 5.保存策略

ipvsadm -Sn

 

 6.删除所有策略

ipvsadm -C

 7.重新加载策略

]# ipvsadm -R < /etc/sysconfig/ipvsadm-config
]# ipvsadm -Ln

 8.以上操作均为临时，如果想开机启动，就得设置

]# systemctl enable --now ipvsadm.service

 9.测试：

for N in {1..6};do curl 172.25.254.100;done

DR实验：

实验环境

主机名IPVIP角色
clientNAT：172.25.254.66null测试主机
routerNAT1：72.25.254.100/24
仅主机：192.168.0.100/24		null路由器
lvs仅主机：192.168.0.200/24
              192.168.0.220/24		lo：192.168.0.220/32调度器
RS1仅主机：192.168.0.10
gatway：192.168.0.100		lo：192.168.0.220/32web服务器1
RS2仅主机：192.168.0.20/24
gatway：192.168.0.100		lo：192.168.0.220/32web服务器2
client主机
NAT-eth0
address=172.25.254.66/24,172.25.254.100route主机
NAT-eth0
address=172.25.254.100/24仅主机-eth1
address1=192.168.0.100/24lvs主机
仅主机-eth0
address1=192.168.0.200/24,192.168.0.100
address2=192.168.0.220/24lo环回接口：
[connection]
type=loopback
interface-name=lo
id=lo
[ipv4]
method=manual
address1=127.0.0.1/8
address2=192.168.0.220/32RS1主机
仅主机-eth0
address=192.168.0.10/24,192.168.0.100lo环回接口：
[connection]
type=loopback
interface-name=lo
id=lo
[ipv4]
method=manual
address1=127.0.0.1/8
address2=192.168.0.220/32RS2主机
仅主机-eth0
address=192.168.0.20/24,192.168.0.100lo环回接口：
[connection]
type=loopback
interface-name=lo
id=lo[ipv4]
method=manual
address1=127.0.0.1/8
address2=192.168.0.220/32

 route主机中要开启内核路由功能和火墙以运行路由策略：

]# echo "net.ipv4.ip_forward=1" > /etc/sysctl.conf
]# sysctl -p

注：该实验需要关闭lvs主机和两台RS主机的火墙，实验环境可以直接关闭lvs主机和两台RS主机的火墙

确保每台主机ping都可以互相通信，以及VIP不对外响应，则实验环境就搭好了。

解决VIP响应问题：

DR模型中各主机上均需要配置VIP，解决地址冲突的方式有三种：
(1)在前端网关做静态绑定
(2)在各RS使用arptables
(3)在各RS修改内核参数，来限制arp响应和通告的级别
限制响应级别:arp_ignore
0:默认值，表示可使用本地任意接口上配置的任意地址进行响应
1:仅在请求的目标IP配置在本地主机的接收到请求报文的接口上时，才给予响应
限制通告级别:arp_announce
0:默认值，把本机所有接口的所有信息向每个接口的网络进行通告
1:尽量避免将接口信息向非直接连接网络进行通告
2:必须避免将接口信息向非本网络进行通告

 

在lvs中配置策略：

测试：

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智慧飞行 大疆无人机一站式智能管控平台/支持大疆机场/私有化部署 从航线规划、自动飞行、AI识别到数据管理，一个平台全搞定

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智慧飞行-大疆无人机一站式智能管控平台/支持大疆机场/私有化部署 企业级全域智能无人机一体化管控平台源码&#xff01; 专为电力巡检、安防监控、应急救援、测绘勘察等行业打造&#xff0c;让您的无人机舰队实现 “无人化、自动化、智能化” 管理&#xff01; &#x1f3af; …

2026/7/31 12:13:38
揭秘ChatGPT+Mathematica协同教学：为什么92%的初学者在72小时内建立函数直觉？

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更多请点击&#xff1a; https://codechina.net 第一章&#xff1a;AI帮助理解数学概念 人工智能正以前所未有的方式重塑数学学习的路径。通过自然语言处理与符号计算的深度融合&#xff0c;AI不仅能解析抽象定义&#xff0c;还能将定理、证明和几何直觉转化为可交互、可验证的…

2026/7/31 17:47:01

月新闻

[C++]内存管理：串顺序存储的内存回收

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在串&#xff08;字符串&#xff09;的顺序存储中&#xff0c;内存回收的方式取决于字符串的存储方式以及所使用的编程语言和相关库。以下以 C 为例进行说明&#xff0c;因为 C 对内存管理有较为直接的控制。 1. 基于 char 数组的串顺序存储 如果使用普通的 char 数组来存储字…

2026/7/31 15:40:14
移动端游戏功耗测试实战：电流、功率、亮度和场景对比

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移动端游戏功耗测试：先控制变量，再比较优化是否真的省电 摘要：功耗测试最容易犯的错误，是拿两次不同温度、不同亮度、不同场景的平均功率直接比较。本文给出一套可复现的游戏功耗测试方法，覆盖引擎特性验证、版本回归和黑盒体验测试，并说明如何把功耗与帧率、温控、CPU/G…

2026/7/31 7:06:50
足球口袋教练 HarmonyOS 离线应用实战（03/20）：ArkUI 首页仪表盘搭建

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本文是“足球口袋教练 HarmonyOS 离线应用实战”系列第 3 篇。示例项目是一个 HarmonyOS / ArkTS / ArkUI 编写的离线足球训练助手&#xff0c;围绕真实页面、真实截图和可复现操作展开。 本篇要解决的问题 训练 App 的首页不能只展示欢迎语&#xff0c;它要解决“我现在该点哪…

2026/7/31 17:47:01