LVS 809

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原创最新推荐文章于 2026-11-09 10:39:10 发布 1k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

【信息科学与工程学】【通信工程】第八十六篇通信网络设备及通信网络组网的所有学科知识01 编号001类型网络虚拟化与覆盖技术网络领域数据中心网络子领域大二层网络 / 网络虚拟化核心数学方程式/算法模型核心算法：VXLAN封装与解封装。关键在于24位VNI（虚拟网络标识符）到物理网络的三层IP地址的映射。封装：收到原始以太帧后，为其添加 VXLAN 头部（含 VNI）、外层 UDP 头（目的端口 4789）、外层 IP 头（源 IP 为本地 VTEP IP，目的 IP 为对端 VTEP IP）以及外层 MAC 头。解封装：对端收到报文后，剥离外层头部，根据内层帧的目的 MAC 和 VNI 进行二阅读详情

一、基本概念

LVS定义：
- LVS是一个开源的负载均衡解决方案，它将一个真实服务器集群虚拟成一台服务器来对外提供服务，同时在真实服务器集群中实现了负载均衡。
核心组件：
- VS（Virtual Server）：虚拟服务器，也称为分发器或调度器，负责接收客户端的请求，并根据负载均衡算法将请求分发给后端真实服务器。
- DS（Director Server）：前端负载均衡器节点，即VS的实体化。
- RS（Real Server）：后端真实的工作服务器，负责处理VS分发的请求并返回响应。
关键术语：
- VIP（Virtual IP）：LVS实例的IP地址，通常是暴露在公网中的地址，作为用户请求的目标IP。
- DIP（Director IP）：DS的IP地址，主要用于和内部主机通讯。
- RIP（Real IP）：RS的真实IP地址。

二、工作原理

LVS工作在网络层（OSI模型的第四层——传输层），通过修改IP地址（NAT模式）或修改目标MAC地址（DR模式）来实现请求的转发和响应的返回。LVS支持TCP/UDP协议的负载均衡，可以根据不同的调度算法将请求分发给后端服务器。

三、调度算法

LVS提供了多种调度算法，以适应不同的应用场景和负载需求。常见的调度算法包括

静态调度：
rr（Round Robin）：轮询算法，按顺序依次将请求分发给后端服务器。
wrr（Weighted Round Robin）：加权轮询算法，根据后端服务器的权重来分配请求。
sh（Source Hashing）：源地址散列算法，根据请求的源IP地址进行散列，将相同源IP的请求分发给同一台后端服务器。
dh（Destination Hashing）：目标地址散列算法，根据请求的目标IP地址进行散列，将相同目标IP的请求分发给同一台后端服务器。
动态调度：
lc（Least-Connection）：最少连接算法，将请求分发给当前连接数最少的后端服务器。
wlc（Weighted Least-Connection）：加权最少连接算法，根据后端服务器的权重和当前连接数来分配请求。
sed（Shortest Expected Delay）：最短期望延迟算法，考虑连接数和服务器性能等因素，将请求分发给期望延迟最小的后端服务器。
nq（Never Queue）：永不排队算法，如果RS的连接数等于其权重，则不进行分配。
LBLC（Locality-Based Least Connection）：基于本地的最少连接算法，将目标IP地址与同一子网内的RS进行映射，以实现更好的本地性。
LBLCR（Locality-Based Least Connections with Replication）：基于本地的带复制功能的最少连接算法，是LBLC算法的改进版，可以处理请求量超过后端服务器处理能力的情况。

优势与特点

高性能：LVS基于内核网络层面工作，具有超强的承载能力和并发处理能力，单台LVS负载均衡器可支持上万并发连接。

低成本：LVS是开源软件，无需购买昂贵的硬件设备，可以以低廉的成本实现最优的服务性能。

高可靠性：LVS支持多种负载均衡算法和多种工作模式（如NAT模式、DR模式等），可以根据实际需求进行灵活配置，确保服务的可靠性和稳定性。可扩展性：LVS理论上能够无限水平扩展，使得服务能够应对海量数据的冲击。

管理集群服务中的增删改
-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 火墙标记一个数

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

-D #删除某条lvs策略

-C #清空lvs策略

-L #查看lvs策略

-n #不做解析

--rate ：输出速率信息

lvs-nat模式原理及部署方法

准备三台虚拟机,一台为LVS另外两台是webser1,webserver2

[root@netmask ~]# vmset.sh eth0 172.25.254.100 netmask 255.255.255.0
[root@apache ~]# vim /etc/NetworkManager//system-connections/eth1.nmconnection
[root@apache ~]# cat /etc/NetworkManager//system-connections/eth0.nmconnection
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0

[ipv4]
address1=172.25.254.100/24,172.25.254.2
method=manual
dns=114.114.114.114;
[root@lvs ~]# nmcli connection reload
[root@lvs ~]# nmcli connection up eth1

[root@lvs ~]#  systemctl stop firewalld   
[root@lvs ~]# curl 192.168.0.10
webserver1 - 192.168.0.10
[root@lvs ~]# curl 192.168.0.20
webserver2 - 192.168.0.20
[root@lvs yum.repos.d]# dnf install ipvsadm -y  
[root@lvs yum.repos.d]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
[root@lvs yum.repos.d]# ipvsadm -A -t 172.25.254.100 -s rr
Zero port specified for non-persistent service
[root@lvs yum.repos.d]# ipvsadm -A -t 172.25.254.100:80 -s rr
[root@lvs yum.repos.d]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.25.254.100:80 rr
[root@lvs yum.repos.d]# ipvsadm -a -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.10:80 -m
[root@lvs yum.repos.d]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.25.254.100:80 rr
  -> 192.168.0.10:80              Masq    1      0          0


[root@netmask ~]# vmset.sh eth0 192.168.0.10  netmask 255.255.255.0
[root@netmask ~]#  vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[root@netmask ~]#  cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0
 
[ipv4]
address1=192.168.0.10/24,192.168.0.100
method=manual
dns=114.114.114.114;
[root@lvs ~]# nmcli connection reload
[root@lvs ~]# nmcli connection up eth0
连接已成功激活（D-Bus 活动路径：/org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/6）
 
[root@netmask ~]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.0.100   0.0.0.0         UG    100    0        0 eth0
192.168.0.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 eth0
 
[root@netmask ~]# dnf install httpd -y
[root@netmask ~]# echo webserver1 - 192.168.0.10 > /var/www/html/index.html

[root@netmask ~]# vmset.sh eth0 192.168.0.20  netmask 255.255.255.0
[root@netmask ~]# vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[root@netmask ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0
 
[ipv4]
address1=192.168.0.20/24,192.168.0.100
method=manual
dns=114.114.114.114;
[root@lvs ~]# nmcli connection reload
[root@lvs ~]# nmcli connection up eth0
连接已成功激活（D-Bus 活动路径：/org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/6）
 
[root@netmask ~]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.0.100   0.0.0.0         UG    100    0        0 eth0
192.168.0.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 eth0
 
[root@netmask ~]# yum install httpd -y   
[root@netmask ~]# echo webserver2 - 192.168.0.20 > /var/www/html/index.html
[root@netmask ~]# systemctl enable --now httpd

[root@client ~]#  vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[root@client ~]#  cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0
 
[ipv4]
address1=172.25.254.200/24,172.25.254.100
method=manual
dns=114.114.114.114;

[root@router ~]# vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[root@router ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0
 
[ipv4]
address1=172.25.254.100/24,172.25.254.2
method=manual
dns=114.114.114.114;
[root@router ~]# vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth1.nmconnection
[root@router ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth1.nmconnection
[connection]
id=eth1
type=ethernet
interface-name=eth1

[ipv4]
address1=192.168.0.100/24
method=manual
dns=114.114.114.114;
[root@router ~]# sysctl -a | grep ip_forward
net.ipv4.ip_forward = 1      
net.ipv4.ip_forward_update_priority = 1
net.ipv4.ip_forward_use_pmtu = 0

[root@router ~]# vim /etc/sysctl.conf
[root@router ~]# cat /etc/sysctl.conf
# sysctl settings are defined through files in
# /usr/lib/sysctl.d/, /run/sysctl.d/, and /etc/sysctl.d/.
#
# Vendors settings live in /usr/lib/sysctl.d/.
# To override a whole file, create a new file with the same in
# /etc/sysctl.d/ and put new settings there. To override
# only specific settings, add a file with a lexically later
# name in /etc/sysctl.d/ and put new settings there.
#
# For more information, see sysctl.conf(5) and sysctl.d(5).
net.ipv4.ip_forward = 1

[root@router ~]# vim /etc/sysctl.conf
[root@router ~]# sysctl -p


[root@lvs ~]# vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth1.nmconnection
[root@lvs ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth1.nmconnection
[connection]
id=eth1
type=ethernet
interface-name=eth1

[ipv4]
address1=192.168.0.50/24,192.168.0.100
method=manual
dns=114.114.114.114;
[root@lvs ~]# route -n
[root@lvs ~]# ip a a 192.168.0.200/32 dev lo
[root@lvs ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.0.200/32 scope global lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever

[root@lvs ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
[root@lvs ~]# ipvsadm -A -t 192.168.0.200:80 -s wrr
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.200:80 -r 192.168.0.10:80 -g -w 1
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.200:80 -r 192.168.0.20:80 -g -w 2
[root@lvs ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.0.200:80 wrr
  -> 192.168.0.10:80              Route   1      0          0
  -> 192.168.0.20:80              Route   2      0          0

webserver1:使VIP不对外响应给环回添加ip设vip

[root@netmask ~]# nmcli connection reload
[root@netmask ~]# nmcli connection up eth0
连接已成功激活（D-Bus 活动路径：/org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/4）
 
[root@netmask ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
[root@netmask ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
[root@netmask ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
[root@netmask ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
[root@netmask ~]# ip a a 192.168.0.200/32 dev lo

LVS（Linux Virtual Server）算法是Linux虚拟服务器集群系统中的负载均衡调度算法，用于决定如何将客户端的请求分发到后端真实服务器（Real Server）上。LVS算法主要分为静态算法和动态算法两大类，每种算法都有其特定的应用场景和优缺点。以下是对LVS算法的详细解析：

静态算法

静态算法只根据算法本身进行调度，而不考虑后端服务器的实际连接情况和负载情况。常见的静态算法包括：

轮询（Round Robin, RR）
- 原理：调度器通过“轮叫”调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上，它均等地对待每一台服务器。
- 适用场景：适用于服务器性能相近且负载均衡需求较为简单的场景。
- 优点：实现简单，请求分配均匀。
- 缺点：无法考虑服务器的实际性能和负载情况。
目标地址散列（Destination Hash, DH）
- 原理：根据请求的目标IP地址，作为散列键（HashKey）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器。
- 适用场景：适用于需要将特定目标IP的请求发送到同一服务器的场景。
源地址散列（Source Hash, SH）
- 原理：根据请求的源IP地址，作为散列键（HashKey）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器。
- 适用场景：适用于需要保持会话一致性的场景，如缓存服务或数据库查询。
  动态算法
  
  动态算法会根据后端真实服务器的实际连接情况来分配请求。常见的动态算法包括：
- 最少连接（Least Connections, LC）
  - 原理：动态地将网络请求调度到已建立的连接数最少的服务器上。
  - 适用场景：适用于服务器性能相近且需要均衡负载的场景。
  - 优点：能更好地实现负载均衡。
- 加权最少连接（Weighted Least Connections, WLC）
  - 原理：在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下，调度器采用“加权最少链接”调度算法优化负载均衡性能，具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载。
  - 适用场景：服务器性能差异较大的场景。
- 最短延迟（Shortest Expected Delay, SED）
  - 原理：在WLC基础上改进，通过计算服务器的期望延迟来选择延迟最短的服务器。
  - 适用场景：需要优化响应时间的场景。
- 永不排队/最少队列（Never Queue Scheduling, NQ）
  - 原理：无需队列，如果有服务器的连接数为0就直接分配请求，不考虑其他因素。
  - 适用场景：对响应时间要求极高且服务器性能差异不大的场景。
- 基于局部性的最少连接（Locality-Based Least Connections, LBLC）
  - 原理：基于局部性的最少连接调度算法是针对目标IP地址的负载均衡，它根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址最近使用的服务器，若该服务器是可用的且没有超载，则将请求发送到该服务器。
  - 适用场景：主要用于Cache集群系统。

防火墙标签解决轮询错误

安装mod_ssl并重启apache

[root@netmask ~]# yum install mod_ssl -y
正在更新 Subscription Management 软件仓库。

[root@netmask ~]# systemctl restart  httpd  重启httpd服务

[root@lvs ~]# ipvsadm -C
[root@lvs ~]# ipvsadm -Ln
[root@lvs ~]# iptables -t mangle -A PREROUTING -d 192.168.0.200 -p tcp -m multiport --dports                                        80,443 -j MARK  --set-mark 66
[root@lvs ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
[root@lvs ~]# ipvsadm -A -t 192.168.0.200:443 -s rr
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.200:443 -r 192.168.0.10:443 -g
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.200:443 -r 192.168.0.20:443 -g
[root@lvs ~]# ipvsadm -A -t 192.168.0.200:80 -s rr
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.200:80 -r 192.168.0.10:80 -g -w 1
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.200:80 -r 192.168.0.20:80 -g -w 2

[root@lvs ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.0.200:80 rr
  -> 192.168.0.10:80              Route   1      0          0
  -> 192.168.0.20:80              Route   2      0          0
TCP  192.168.0.200:443 rr
  -> 192.168.0.10:443             Route   1      0          0
  -> 192.168.0.20:443             Route   1      0          0

为端口做标记:

[root@lvs ~]# iptables -t mangle -A PREROUTING -d 192.168.0.200 -p tcp -m multiport --dports 80,443 -j MARK  --set-mark 666

client客户端测试


[root@client ~]# curl 192.168.0.200;curl -k  https://192.168.0.200
webserver1 - 192.168.0.10
webserver2 - 192.168.0.20
[root@client ~]# curl 192.168.0.200;curl -k  https://192.168.0.200
webserver2 - 192.168.0.20
webserver1 - 192.168.0.10