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LVS（Linux Virtual Server）集群

news 2025/7/21 6:26:12

一.概念：

LVS

1.lvs的核心思想是将客户端请求分发到多台后端真实服务器，从而实现：
- 负载均衡：避免单台服务器过载。
- 高可用性：某台服务器故障时，自动切换到其他服务器。
- 可扩展性：可动态增加服务器以应对高流量。

名词：

VS：Virtual Server

RS：Real Server

CIP：Client IP

VIP: Virtual serve IP VS外网的IP

DIP: Director IP VS内网的IP

RIP: Real server IP

2. LVS有四种工作模式

(1) NAT 模式
- 原理：
客户端请求先到达LVS 负载均衡器。
LVS 修改目标IP并转发给后端服务器。
后端服务器返回数据时LVS 再修改源IP返回给客户端。
- 特点：
所有流量都经过 LVS，可能成为性能瓶颈。
适用于 **小型集群**，Real Server 可以位于私有网络。
- 架构示例：
客户端 → LVS → Real Server → LVS → 客户端

(2) DR 模式
- 原理：
LVS 只修改请求的MAC 地址，直接转发给Real Server。
Real Server直接返回数据给客户端（不经过 LVS）。
- 特点：
高性能，LVS 仅处理入站请求，返回流量不经过它。
Real Server 必须配置VIP并隐藏 ARP 响应。
适用于高并发场景。
- 架构示例：
客户端 → LVS → Real Server

(3) TUN 模式
- 原理：
LVS 将请求封装在IP 隧道中发送给 Real Server。
Real Server 解封装后直接返回数据给客户端。
- 特点：
Real Server 可以位于不同物理网络。
性能略低于 DR 模式，但比 NAT 模式好。
适用于分布式集群。
- 架构示例：
客户端 → LVS → Real Server

（4）FULLNAT模式

- 原理：
双向地址转换：
入站请求：LVS 同时修改源IP和目标IP。
出站响应：Real Server 返回数据时，LVS 反向修改源I和目标IP。 - 特点：可在任意网段，无需任何特殊配置。支持跨网络，机房集群。 - 架构示例：

[Client]
| (CIP → VIP)
[LVS Director] ← 双向NAT（CIP↔LVS_IP, VIP↔RIP）
| (LVS_IP → RIP)
[Real Servers]

集群与分布式

集群

定义：
将多台同构服务器通过高速网络连接，对外表现为单一系统，共同提供服务。

核心特点：
- 统一管理：所有节点运行相同服务，共享存储或配置。
- 高可用性：故障时自动切换（如 LVS + Keepalived）。
- 负载均衡：流量均匀分发（如 Nginx、LVS）。
- 典型架构：
客户端 → [负载均衡器] → [Server1][Server2][Server3]（相同服务）

应用场景：
- Web服务器集群
- 数据库主从集群
- 高性能计算

优势：
- 提升系统可靠性和扩展性。
- 运维简单。

分布式

定义：
将系统拆分为多个独立服务，部署在不同节点上，通过网络协作完成任务。

核心特点：
- 异构性：不同节点可能运行不同服务。
- 松耦合：服务通过API/RPC通信。
- 分区容忍性：允许部分节点故障。
- 典型架构：
[客户端] → [服务A] → [服务B] → [数据库分片]
（节点1）（节点2）（节点3）

应用场景：
- 微服务架构
- 大数据处理
- 区块链网络

优势：
- 更强的横向扩展能力。
- 灵活的技术栈选择。

系统性能扩展方式

Scale UP：向上扩展,增强 Scale Out：向外扩展,增加设备，调度分配问题，Cluster

二：lvs部署命令介绍

1.lvs相关软件信息

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

2.ipvsadm命令

核心功能:

集群服务管理:增、删、改

集群服务的RS管理:增、删、改

查看

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 serveripvsadm -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RSipvsadm -L|l [options]                  查看rs
ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]     清楚计数器

3.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

2.管理集群中RealServer的曾增删改

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

-a      -e      -t      -u      -f      -r      -g      -i      -m      -w      -Z      -C      -L      -n      
-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

pvs规则：/proc/net/ip_vs

ipvs连接：/proc/net/ip_vs_conn