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LVS部署全攻略：从基础到高可用的完整教程

作者：php是最好的2025.09.26 16:38浏览量：1

简介：本文详细讲解了LVS（Linux Virtual Server）的部署过程，涵盖基础环境准备、DR模式配置、NAT模式实现、集群监控与故障排查，助力读者快速构建高可用负载均衡集群。

LVS部署全攻略：从基础到高可用的完整教程

一、LVS简介与核心价值

LVS（Linux Virtual Server）是章文嵩博士开发的开源负载均衡解决方案，通过在Linux内核中实现IP层负载均衡，能够高效处理海量并发请求。其核心优势包括：

  1. 高性能：基于内核态的四层（TCP/UDP）转发，吞吐量远超用户态方案
  2. 高可用性：支持Keepalived实现主备切换，确保服务连续性
  3. 灵活拓扑：提供DR（直接路由）、NAT（网络地址转换）、TUN（隧道）三种工作模式
  4. 企业级适用：被腾讯、阿里等大型互联网公司广泛应用于核心业务场景

典型应用场景包括：Web服务集群、数据库中间层、API网关等需要横向扩展的架构。

二、部署前环境准备

硬件配置要求

  • Director Server（负载均衡器）：
    • 至少2块网卡（推荐千兆/万兆）
    • CPU：4核以上（处理连接跟踪）
    • 内存：8GB+（存储连接表）
  • Real Server（真实服务器）：
    • 单网卡即可
    • 配置需根据业务类型调整（计算型/IO型）

软件依赖安装

  1. # CentOS 7示例
  2. yum install -y ipvsadm keepalived iptables-services
  4. # 验证内核模块
  5. lsmod | grep ip_vs
  6. # 应显示ip_vs, ip_vs_rr, ip_vs_wrr等模块

网络拓扑设计

推荐采用双机热备架构：

  1. [Client] --(公网)--> [Master LVS]
  2.                \
  3.                 --> [Backup LVS]
  4.                \
  5.                 --> [Real Server Pool]

关键设计原则：

  1. Director与Real Server需处于同一子网（DR模式）
  2. 配置独立的VIP（Virtual IP）和DIP（Director IP）
  3. 关闭Real Server的ARP响应（echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore）

三、DR模式详细部署步骤

1. 基础网络配置

  1. # Director Server配置
  2. ifconfig eth0:0 192.168.1.100 netmask 255.255.255.0 up  # VIP
  3. echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
  4. echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
  5. echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
  7. # Real Server配置（每台执行）
  8. ifconfig lo:0 192.168.1.100 netmask 255.255.255.255
  9. route add -host 192.168.1.100 dev lo:0
  10. echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
  11. echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

2. IPVS规则配置

  1. # 添加调度策略（轮询算法）
  2. ipvsadm -A -t 192.168.1.100:80 -s wrr
  4. # 添加Real Server（权重1）
  5. ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.101 -g -w 1
  6. ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.102 -g -w 1
  8. # 保存规则（重启生效）
  9. ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
  10. systemctl enable ipvsadm

3. Keepalived高可用配置

/etc/keepalived/keepalived.conf示例：

  1. vrrp_instance VI_1 {
  2.     state MASTER
  3.     interface eth0
  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.         192.168.1.100
  13.     }
  14. }
  16. virtual_server 192.168.1.100 80 {
  17.     delay_loop 6
  18.     lb_algo wrr
  19.     lb_kind DR
  20.     persistence_timeout 50
  21.     protocol TCP
  23.     real_server 192.168.1.101 80 {
  24.         weight 1
  25.         TCP_CHECK {
  26.             connect_timeout 3
  27.             retry 3
  28.             delay_before_retry 3
  29.         }
  30.     }
  31.     real_server 192.168.1.102 80 {
  32.         weight 1
  33.         TCP_CHECK {
  34.             connect_timeout 3
  35.             retry 3
  36.             delay_before_retry 3
  37.         }
  38.     }
  39. }

四、NAT模式实现指南

适用场景

  • Real Server位于不同网络
  • 需要隐藏后端服务器IP
  • 适用于小型集群（<10台）

配置要点

  1. Director配置：

    1. # 启用IP转发
    2. echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
    4. # 设置NAT规则
    5. iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth1 -j MASQUERADE

  2. Real Server配置：

    • 默认网关指向Director的DIP
    • 无需特殊ARP配置

  3. IPVS规则（使用-i参数）：

    1. ipvsadm -A -t 192.168.1.100:80 -s wrr
    2. ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 10.0.0.101 -i -w 1

五、集群监控与故障排查

实时监控命令

  1. # 查看连接状态
  2. ipvsadm -Lnc
  4. # 统计信息
  5. ipvsadm -L --stats
  7. # 连接数趋势
  8. watch -n 1 "ipvsadm -Ln | grep -E 'Active|InAct'"

常见问题解决方案

  1. ARP冲突：

    • 现象：VIP在多台服务器响应
    • 解决：确保Real Server的arp_ignore和arp_announce正确配置

  2. 连接中断：

    • 检查：conntrack -L查看连接跟踪表
    • 优化：调整net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_max参数

  3. 性能瓶颈：

    • 测试工具：ab -n 10000 -c 1000 http://192.168.1.100/
    • 优化方向：
      • 升级到万兆网卡
      • 调整net.core.somaxconn参数
      • 使用SSD存储连接日志

六、进阶优化技巧

  1. 动态权重调整：

    1. # 根据服务器负载动态调整权重
    2. ipvsadm -e -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.101 -g -w $(get_load_weight 101)

  2. 持久化连接：

    1. # Keepalived配置中添加
    2. persistence_timeout 3600
    3. persistence_granularity 255.255.255.0

  3. 健康检查增强：

    1. real_server 192.168.1.101 80 {
    2.     weight 1
    3.     HTTP_GET {
    4.         url {
    5.             path /healthcheck.html
    6.             status_code 200
    7.         }
    8.         connect_timeout 3
    9.         nb_get_retry 3
    10.         delay_before_retry 3
    11.     }
    12. }

七、最佳实践总结

  1. 架构设计原则：

    • 保持Director无状态化
    • Real Server部署相同应用版本
    • 预留20%以上性能余量

  2. 运维建议：

    • 定期备份ipvsadm-save输出
    • 建立监控告警机制（连接数、错误率）
    • 每季度进行故障演练

  3. 扩展性考虑：

    • 当Real Server超过50台时，考虑分层架构
    • 结合DNS轮询实现地理级负载均衡
    • 评估LVS+Nginx的混合部署方案

通过本教程的系统学习，读者可以掌握LVS从基础部署到高可用架构设计的完整技能体系。实际生产环境中，建议先在测试环境验证所有配置，再逐步迁移到生产系统。对于超大规模集群（>100台服务器），可考虑结合LVS与商业负载均衡设备构建混合架构。

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