【无标题】lvs知识总结-平芜编程栈

1.什么是集群

集群是将多台独立服务器通过网络组合成一组逻辑整体，对外统一提供服务，解决单台服务器性能上限、单点故障问题

核心目标：高性能、高可用、高伸缩。

2.集群分类

1. 按功能目标划分

负载均衡集群 LB Cluster多台服务器分摊用户请求，提升并发承载能力，代表：LVS、Nginx、HAProxy。
高可用集群 HA Cluster解决单点故障，节点故障自动切换，保障服务不中断，代表：Keepalived、Heartbeat。
高性能计算集群 HPC Cluster拆分超大计算任务分发至多节点并行运算，多用于科学计算、大数据。

2. 按 OSI 工作层级划分

四层集群（传输层）：LVS，基于 IP + 端口转发，性能极高；
七层集群（应用层）：Nginx/HAProxy，可解析 HTTP 协议，支持 URL、Cookie 分发。

3.lvs的作用

LVS:Linux Virtual Server，负载调度器，内核集成，章文嵩，阿里的四层SLB(Server LoadBalance)是基

于LVS+keepalived实现

LVS官网:http://www.linuxvirtualserver.org

核心作用：

流量分发：接收客户端请求，通过调度算法转发至后端 RS，分摊并发压力；
统一入口：对外暴露单一 VIP，屏蔽后端多台服务器细节；
高吞吐：内核态处理数据包，转发性能远超七层代理，支持十万级并发；
故障隔离：自动检测后端 RS 健康状态，下线故障节点，避免无效转发；
跨机房调度：TUN 模式支持跨公网、跨机房部署后端服务器。

4.lvs的4种模式及原理

1. NAT 模式（网络地址转换）

原理：调度器双网卡，客户端请求到达 Director 后，修改目标 IP 为 RS 内网 IP；RS 回包时，源 IP 统一改为 VIP，所有进出流量都经过 LVS。
特点：配置简单、支持端口映射；瓶颈在 LVS，适合中小规模集群。

2. DR 模式（直接路由，生产最常用）

原理：仅修改二层 MAC 地址转发，IP 全程不变；RS 直接将响应包返回客户端，回包不经过 LVS。
特点：性能最优、吞吐量高；要求所有节点同网段，RS 需绑定 VIP 在 lo 回环网卡。

3. TUN 模式（IP 隧道）

原理：Director 给请求数据包新增一层 IP 隧道封装，通过公网转发至跨机房 RS；RS 解封装后直接回包客户端。
特点：支持跨机房、跨网段部署；需要 RS 内核开启 IP 隧道模块。

4. Full-NAT 模式（完整 NAT）

原理：同时修改请求包源 IP + 目标 IP，客户端 IP 转换为 LVS 内网 IP，RS 网关无需指向 Director；回包时反向转换。
特点：解决 NAT 模式 RS 网关限制，后端可跨网段；开销高于 DR，云环境常用。

5.lvs的13种算法

静态调度（4 种）

RR 轮询：请求依次循环分发，不区分服务器负载；
WRR 加权轮询：给服务器分配权重，权重越高分配请求越多；
SH 源地址哈希：同一客户端 IP 永远调度至同一 RS，天然实现会话粘滞；
DH 目标地址哈希：同一目标 IP 请求固定分发至同一 RS，多用于正向代理缓存。

动态调度（9 种）

LC 最小连接：选择当前活跃连接数最少的 RS；
WLC 加权最小连接（默认）：按权重与连接数比值调度，权重高、连接少的服务器优先；
LBLC 基于本地最小连接：缓存场景，优先分发访问过目标资源的 RS；
LBLCR 带复制的本地最小连接：LBLC 优化，多节点共享缓存数据；
SED 最短预期延迟：公式(连接数+1)*1000/权重，数值最小优先；
NQ 永不排队：空闲 RS 优先分配，无空闲时使用 SED 算法；
FO 加权公平队列：按权重分配队列长度；
OVF 溢出调度：限制单节点最大连接阈值；
MH 多目标哈希：支持源 IP + 目标 IP + 端口组合哈希，多端口场景专用。

6.lvs的多端口轮询问题解决方案

在Director上打防火墙标记

iptables -t mangle -A PREROUTING -d 192.168.1.100 -p tcp --dport 80 -j MARK --set-mark 6666
iptables -t mangle -A PREROUTING -d 192.168.1.100 -p tcp --dport 443 -j MARK --set-mark 6666

ipvsadm -A -f 6666 -s rr

添加RS1（同时服务80和443） ipvsadm -a -f 6666 -r 192.168.1.10 -g  # 添加RS2（同时服务80和443） ipvsadm -a -f 6666 -r 192.168.1.11 -g

7.lvs的会话粘滞解决方案

[root@director ~]# dnf install -y ipvsadm
[root@director ~]# ip addr add 192.168.0.200/32 dev eth1 label eth1:0

[root@rs1 ~]# ip addr add 192.168.0.200/32 dev lo label lo:0
[root@rs1 ~]# sysctl -w net.ipv4.conf.lo.arp_ignore=1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
[root@rs1 ~]# sysctl -w net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
[root@rs1 ~]# sysctl -w net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
[root@rs1 ~]# sysctl -w net.ipv4.conf.all.arp_announce=2
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

RS2上同理

[root@rs1 ~]# dnf install -y httpd

[root@rs1 ~]# echo "RS1 (192.168.0.10)" > /var/www/html/index.html

[root@rs1 ~]# systemctl start httpd

client

[root@client ~]# for i in {1..10}; do curl 192.168.0.200; done
RS2 (192.168.0.20)
RS2 (192.168.0.20)
RS2 (192.168.0.20)
RS2 (192.168.0.20)
RS2 (192.168.0.20)
RS2 (192.168.0.20)
RS2 (192.168.0.20)
RS2 (192.168.0.20)
RS2 (192.168.0.20)
RS2 (192.168.0.20)