LVS的简介以及架构-EW帮帮网

一、LVS简介：

Linux Virtual Server，负载调度器，是一种基于Linux操作系统内核的高性能、高可用网络服务负载均衡解决方案。

（四层：物理层、数据链路层、网络层、传输层）

二、LVS相关术语：

VS：Virtual Server，负责调度

RS：RealServer，负责真正提供服务

CIP：Client IP

VIP：Virtual serve IP VS外网的IP

DIP：Director IP VS内网的IP

RIP：Real server IP

三、lvs集群的类型

lvs-nat：修改请求报文的目标IP,多目标IP的DNAT（目的地地址转换）

lvs-dr：操纵封装新的MAC地址

lvs-tun：在原请求IP报文之外新加一个IP首部

lvs-fullnat：修改请求报文的源和目标IP

四、各模式的逻辑

1、nat模式

网络地址转换模式，进站/出站的数据流量经过分发器(IP负载均衡，他修改的是IP地址) --利用三层功能

（由于调度器压力过大，建议后端最多挂10台）

缺点：过于依赖调度器，调度器的性能将会成为整个架构的瓶颈

2、DR模式

直连路由模式，只有进站的数据流量经过分发器(数据链路层负载均衡，因为他修改的是目的mac地址)--利用二层功能mac地址

3、TUN

隧道模式，只有进站的数据流量经过分发器

4、fullnat模式

双向转换:通过请求报文的源地址为DIP，目标为RIP来实现转发：对于响应报文而言，修改源地址为VIP，目标地址为CIP来实现转发

五、lvs软件的安装及命令的使用

1、安装lvs

[root@LVS ~]# dnf install ipvsadm -y

2、编写调度策略

-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

ipvsadm –C 清空
ipvsadm –R 重载
ipvsadm -S [-n] 保存
管理集群中的real server

-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

查看策略调度

[root@lvs ~]# watch -n1 ipvsadm -Ln
Every 1.0s: ipvsadm -Ln                    lvs.zx.org: Sat Jul 19 17:05:21 2025

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn

（1）集群服务器

添加改变

设置延续时间火墙标记，防止访问https和http 到同一台主机上

删除指定的（-D）清空（-C）

（2）后端real server

如何保存策略，使开机生效（让服务开机时加载策略）

[root@lvs ~]# ipvsadm-save -n
-A -t 192.168.134.112:80 -s rr
-a -t 192.168.134.112:80 -r 172.25.254.10:80 -i -w 2 --tun-type ipip
-a -t 192.168.134.112:80 -r 172.25.254.20:80 -g -w 1

[root@lvs ~]# ipvsadm-save -n > /etc/sysconfig/ipvsadm
[root@lvs ~]# ipvsadm -C
[root@lvs ~]# systemctl enable --now ipvsadm.service

ipvs的备份及恢复

[root@lvs ~]# ipvsadm-save -n > /mnt/ipvsadm.rule
[root@lvs ~]# ipvsadm -C
[root@lvs ~]# ipvsadm-restore < /mnt/ipvsadm.rule

六、lvs的调度算法

1、lvs静态调度算法

仅根据算法本身进行调度，不考虑RS的负载情况

（1）RR：roundrobin 轮询 RS分别被调度，当RS配置有差别时不推荐

（2）WRR：Weighted RR，加权轮询根据RS的配置进行加权调度，性能差的RS被调度的次数少

（3）SH：Source Hashing，实现session sticky，源IP地址hash；将来自于同一个IP地址的请求始终发往第一次挑中的RS，从而实现会话绑定

（4）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、lvs动态调度算法

主要根据每RS当前的负载状态及调度算法进行调度Overhead=value较小的RS将被调度

（1）LC：least connections（最少链接发）适用于长连接应用Overhead（负载值）=activeconns（活动链接数） x 256+inactiveconns（非活动链接数）

（2）WLC：Weighted LC（权重最少链接）默认调度方法Overhead=(activeconns x 256+inactiveconns)/weight

（3）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

（4）NQ：Never Queue，第一轮均匀分配，后续SED

（5）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

（6）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

3、FO(Weighted Fai Over)调度算法：常用作灰度发布

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

例如：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。

4、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

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