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LVS集群部署全攻略：从理论到实践的负载均衡指南

作者：搬砖的石头2025.09.26 16:38浏览量：0

简介：本文详细阐述Linux Virtual Server（LVS）的部署流程，涵盖环境准备、软件安装、配置文件编写、规则设置及测试验证等关键环节，帮助读者快速构建高可用负载均衡集群。

部署LVS教程：构建高可用负载均衡集群的完整指南

一、LVS技术概述与核心价值

Linux Virtual Server（LVS）作为开源的负载均衡解决方案，通过在Linux内核层实现四层（传输层）流量分发，具备高性能、低延迟和强扩展性等优势。其核心价值体现在：

  1. 流量分发能力：支持NAT、DR、TUN三种工作模式，可灵活适配不同网络架构
  2. 高可用保障：结合Keepalived实现主备切换，确保99.99%服务可用性
  3. 资源优化：通过虚拟IP（VIP）实现多台Real Server的负载均衡，提升资源利用率

典型应用场景包括：电商平台大促流量分发、视频网站CDN加速、金融系统交易链路优化等对稳定性要求极高的业务场景。

二、部署前环境准备

2.1 硬件选型建议

  • Director Server：建议配置双千兆网卡（管理网+业务网），CPU核心数≥4，内存≥8GB
  • Real Server：根据业务类型选择配置，Web类业务建议CPU:内存=1:4比例
  • 网络拓扑：采用双臂架构（内网+外网分离），建议使用万兆交换机

2.2 软件环境要求

  • 操作系统：CentOS 7/8或Ubuntu 20.04 LTS（需内核≥2.6.32）
  • 依赖包：
    ```bash

    CentOS安装命令

    yum install -y ipvsadm keepalived gcc make popt-devel openssl-devel kernel-devel

Ubuntu安装命令

apt-get install -y ipvsadm keepalived build-essential libssl-dev

  2. ### 2.3 网络规划要点
  3. - VIP地址需与Director Server的公网IP在同一网段
  4. - Real Server需配置回环地址（lo:0）并禁用ARP响应
  5. - 建议划分VLAN实现管理流与业务流隔离
  7. ## 三、LVS核心组件安装与配置
  8. ### 3.1 IPVS模块加载
  9. ```bash
  10. # 查看当前加载的IPVS模块
  11. lsmod | grep ip_vs
  13. # 手动加载核心模块（若未自动加载）
  14. modprobe ip_vs
  15. modprobe ip_vs_rr  # 轮询调度算法
  16. modprobe ip_vs_wrr # 加权轮询
  17. modprobe ip_vs_sh  # 源地址哈希

3.2 持久化模块配置

创建/etc/sysconfig/modules/ipvs.modules文件：

  1. #!/bin/sh
  2. modprobe ip_vs
  3. modprobe ip_vs_rr
  4. modprobe ip_vs_wrr
  5. modprobe ip_vs_sh
  6. modprobe nf_conntrack

执行chmod +x /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules并重启服务。

3.3 调度算法选择指南

算法类型 适用场景 配置命令
Round Robin 服务器性能均等 ipvsadm -A -t VIP:port -s rr
Weighted RR 服务器性能差异明显 -s wrr -w 1:2:3
Least Connections 短连接业务 -s lc
Shortest Expected Delay 长连接业务 -s sed

四、DR模式深度配置实践

4.1 Director Server配置

  1. 绑定VIP到回环接口：

    1. ip addr add VIP/32 dev lo label lo:0

  2. 配置ARP抑制：

    1. echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
    2. echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
    3. echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
    4. echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

  3. 创建IPVS规则：

    1. ipvsadm -A -t VIP:80 -s wrr
    2. ipvsadm -a -t VIP:80 -r RS1_IP:80 -g  # -g表示DR模式
    3. ipvsadm -a -t VIP:80 -r RS2_IP:80 -g

4.2 Real Server配置

  1. 绑定VIP到回环接口（需禁用ARP）：

    1. ip addr add VIP/32 dev lo label lo:0
    2. echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
    3. echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

  2. 配置路由表：

    1. route add -host VIP dev lo

五、Keepalived高可用实现

5.1 主备配置文件示例

Master配置（/etc/keepalived/keepalived.conf）：

  1. vrrp_instance VI_1 {
  2.     state MASTER
  3.     interface eth1
  4.     virtual_router_id 51
  5.     priority 100
  6.     advert_int 1
  7.     authentication {
  8.         auth_type PASS
  9.         auth_pass 1111
  10.     }
  11.     virtual_ipaddress {
  12.         VIP/24
  13.     }
  14. }
  16. virtual_server VIP 80 {
  17.     delay_loop 6
  18.     lb_algo wrr
  19.     lb_kind DR
  20.     protocol TCP
  21.     real_server RS1_IP 80 {
  22.         weight 1
  23.         TCP_CHECK {
  24.             connect_timeout 3
  25.             retry 3
  26.             delay_before_retry 3
  27.         }
  28.     }
  29. }

Backup配置：仅需修改state为BACKUP，priority为90。

5.2 健康检查机制优化

建议配置多维健康检查：

  1. real_server RS_IP 80 {
  2.     weight 1
  3.     HTTP_GET {
  4.         url {
  5.           path /healthcheck.html
  6.           status_code 200
  7.         }
  8.         connect_timeout 2
  9.         nb_get_retry 3
  10.         delay_before_retry 2
  11.     }
  12.     SSL_GET {
  13.         url {
  14.           path /
  15.           digest "640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d"
  16.         }
  17.         connect_timeout 3
  18.         retry 3
  19.         delay_before_retry 3
  20.     }
  21. }

六、性能调优与监控

6.1 内核参数优化

  1. # 连接跟踪表优化
  2. echo "net.nf_conntrack_max = 1048576" >> /etc/sysctl.conf
  3. echo "net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established = 86400" >> /etc/sysctl.conf
  5. # 端口范围扩展
  6. echo "net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535" >> /etc/sysctl.conf
  7. sysctl -p

6.2 监控方案实施

  1. 基础监控：
    ```bash

    查看当前连接数

    ipvsadm -Ln —stats

查看连接跟踪表使用情况

cat /proc/net/nf_conntrack | wc -l

  2. 2. **Prometheus监控配置**：
  3. ```yaml
  4. # 示例exporter配置
  5. - job_name: 'lvs'
  6.   static_configs:
  7.     - targets: ['director:9100']
  8.   metrics_path: /metrics
  9.   params:
  10.     module: [lvs]

七、常见问题解决方案

7.1 ARP冲突问题

现象：Real Server响应ARP请求导致流量异常
解决方案：

  1. 在Real Server上执行：

    1. echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_ignore
    2. echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_announce

  2. 交换机端口配置portfast和bpduguard

7.2 连接数不足

现象：出现”no space left in connection track table”错误
解决方案：

  1. 扩大conntrack表：

    1. echo "net.nf_conntrack_max = 2097152" >> /etc/sysctl.conf

  2. 调整超时时间：

    1. echo "net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established = 172800" >> /etc/sysctl.conf

八、进阶部署建议

  1. 混合调度策略：结合wrr（Web服务）和sh（数据库连接）算法
  2. 动态权重调整：通过脚本监控Real Server负载并动态调整weight值
  3. GeoDNS集成：结合GeoIP实现全球流量就近分配
  4. IPv6支持：配置ipvsadm -A -t [VIPv6]:80实现双栈支持

通过本教程的系统性指导，读者可完成从环境搭建到高可用配置的全流程部署。建议在实际生产环境中先进行压力测试，逐步调整调度算法和权重参数，最终实现最优的负载均衡效果。

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