LVS负载均衡群集——LVS-NAT模式搭建和LVS-DR模式搭建

news2025/10/31 1:01:39

目录

lvs工作模式

1、NAT模式（VS-NAT）

2、直接路由模式（VS-DR）

3、IP隧道模式（VS-TUN）

LVS调度算法

LVS群集类型

1）负载均衡群集 LB

2）高可用群集 HA

3）高性能运输群集 HPC

LVS-NAT模式搭建

1、NFS部署

2、web服务器部署（节点服务器）

3、负载调度器配置

 4、使用客户端测试

LVS-DR模式搭建

1、NFS部署

2、节点服务器部署

3、调度服务器部署

4、使用客户端测试

LVS-DR+keepaliced群集高可用

1、NFS部署

2、节点服务器部署

3、调度服务器+keepalived部署

4、使用客户机测试

lvs工作模式

LVS 有三种负载均衡的模式，分别是VS/NAT（nat 模式）、VS/DR（路由模式）、VS/TUN（隧道模式）

1、NAT模式（VS-NAT）

原理：首先负载均衡器接收到客户的请求数据包时，根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器（RS）。然后负载均衡器就把客户端发送的请求数据包的目标IP地址及端口改成后端真实服务器的IP地址（RIP）。真实服务器响应完请求后，查看默认路由，把响应后的数据包发送给负载均衡器，负载均衡器在接收到响应包后，把包的源地址改成虚拟地址（VIP）然后发送回给客户端。

优点：集群中的服务器可以使用任何支持TCP/IP的操作系统，只要负载均衡器有一个合法的IP地址。

缺点：扩展性有限，当服务器节点增长过多时，由于所有的请求和应答都需要经过负载均衡器，因此负载均衡器将成为整个系统的瓶颈。


2、直接路由模式（VS-DR）

原理：首先负载均衡器接收到客户的请求数据包时，根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器（RS）。然后负载均衡器就把客户端发送的请求数据包的目标MAC地址改成后端真实服务器的MAC地址（R-MAC）。真实服务器响应完请求后，查看默认路由，把响应后的数据包直接发送给客户端，不需要经过负载均衡器。

优点：负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器，而RS将应答包直接发给用户。所以，减少了负载均衡器的大量数据流动，负载均衡器不再是系统的瓶颈，也能处理很巨大的请求量。

缺点：需要负载均衡器与真实服务器RS都有一块网卡连接到同一物理网段上，必须在同一个局域网环境。


3、IP隧道模式（VS-TUN）

原理：首先负载均衡器接收到客户的请求数据包时，根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器（RS）。然后负载均衡器就把客户端发送的请求报文封装一层IP隧道（T-IP）转发到真实服务器（RS）。真实服务器响应完请求后，查看默认路由，把响应后的数据包直接发送给客户端，不需要经过负载均衡器。

优点：负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器，而RS将应答包直接发给用户。所以，减少了负载均衡器的大量数据流动，负载均衡器不再是系统的瓶颈，也能处理很巨大的请求量。

缺点：隧道模式的RS节点需要合法IP，这种方式需要所有的服务器支持“IP Tunneling”。

LVS调度算法

轮询(Round Robin)；
加权轮询（Weighted Round Robin）；
最少连接（Least Connections）；
加权最少连接（Weighted Least Connections）；
源地址哈希值（source hash）；
目的地址哈希值（destination hash）；
基于地址的最小连接（locality-based least-connection）。

以上是一些常用的LVS调度算法。

LVS群集类型

群集的类型：

1）负载均衡群集 LB

作用：提高系统响应效率，处理更多的访问请求，减少延迟，实现高并发、高负载的能力
典型代表：软件类：LVS  Nginx  HAProxy 等     硬件类：F5  绿盟

2）高可用群集 HA

作用：提高系统可靠性，减少中断时间，确保服务的连续性（通常使用 N 个 9 来代表高可用的指标）
典型代表：Keepalived    heartbeat

3）高性能运输群集 HPC

作用：通过云计算或分布式计算获取高性能的CPU、内存等资源，来提高整体运算能力

LVS-NAT模式搭建

ipvsadm 工具选项说明：
-A：添加虚拟服务器
-D：删除整个虚拟服务器
-s：指定负载调度算法（轮询：rr、加权轮询：wrr、最少连接：lc、加权最少连接：wlc）
-a：表示添加真实服务器（节点服务器）
-d：删除某一个节点
-t：指定 VIP地址及 TCP端口（负载均衡服务器）
-r：指定 RIP地址及 TCP端口（群集服务器）
-m：表示使用 NAT群集模式
-g：表示使用 DR模式
-i：表示使用 TUN模式
-w：设置权重（权重为 0 时表示暂停节点）
-p 60：表示保持长连接60秒（默认关闭连接保持）
-l：列表查看 LVS 虚拟服务器（默认为查看所有）
-n：以数字形式显示地址、端口等信息，常与“-l”选项组合使用。ipvsadm -ln

搭建环境：

负载调度器：内网关 ens33：192.168.3.104，外网关 ens36：12.0.0.1
Web节点服务器1：192.168.3.101
Web节点服务器2：192.168.3.102
NFS服务器：192.168.3.103
客户端：12.0.0.12

1、NFS部署

在NFS服务器和Web节点服务器上下载nfs-utils，然后在NFS服务器上配置nfs服务

mkdir /opt/test1

echo  "test1"  > /opt/test1/index.html

mkdir /opt/test2

echo  "test2"  > /opt/test1/index.html

mkdir /opt/tomcat1

echo  "tomcat1"  > /opt/tomcat1/test.jsp

mkdir /opt/tomcat2

echo  "tomcat2"  > /opt/tomcat2/test.jsp


vim /etc/exports        #配置共享的文件

/opt/test1 192.168.3.0/24(rw,sync)
/opt/test2 192.168.3.0/24(rw,sync)
/opt/tomcat1 192.168.3.0/24(rw,sync)
/opt/tomcat2 192.168.3.0/24(rw,sync)

exportfs -v        #查看自己的nfs配置
systemctl start nfs        #启动nfs服务


2、web服务器部署（节点服务器）

使用nginx服务，提前安装好的nginx，将nfs共享文件挂载到nginx网页的根目录下

#web服务器1

mount  192.168.3.103:/opt/test1  /apps/nginx/html       #挂载nfs共享文件

systemcrl  start nginx.service

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33        #设置节点服务器的网关指向网关服务器地址

GATEWAY=192.168.3.104

systemctl restart network


#web服务器2

mount  192.168.3.103:/opt/test2  /apps/nginx/html                #挂载nfs共享文件

systemcrl  start nginx.service

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33        #设置节点服务器的网关指向网关服务器地址

GATEWAY=192.168.3.104

systemctl restart network        #重启网卡


 修改web服务的长连接保持时间为0，修改/安装目录/nginx/conf/nginx.conf主配置文件

如果是tomcat服务，修改/安装目录/conf/server.xml，在文档结尾加上KeepAlive  off字段即可

3、负载调度器配置

1）首先加个网卡，将其设置为仅主机模式，并配置ip地址为12.0.0.12

ip a                 #查看你添加的网卡名

cd /etc/sysconfig/network-scripts/        #切换到网卡配置目录下

cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens36        #复制ens33网卡到当前文件下，并改名ens36

vim  ifcfg-ens36          #修改ens36配置文件

TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=static
NAME=ens36
DEVICE=ens36
ONBOOT=yes
IPADDR=12.0.0.12
NETMASK=255.255.255.0


systemctl restart network        #重启网卡


2）开启路由转发功能，并配置防火墙

vim /etc/sysctl.conf        #编辑该配置文件，在最后一行添加如下语句，实现路由转发
net.ipv4.ip_forward = 1


#然后使用sysctl   -p命令使其生效

sysctl  -p


iptables -F
iptables -F -t nat

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.80.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 12.0.0.1

3）加载LVS内核模块，并安装ipvsadm管理工具

modprobe ip_vs                    #加载 ip_vs模块
cat /proc/net/ip_vs                #查看 ip_vs版本信息

for i in `ls /usr/lib/modules/3.10.0-693.el7.x86_64/kernel/net/netfilter/ipvs/|grep -o "^[^.]*"`
> do
> modprobe $i
> done

# 使用循环加载所有的ip_vs模块


yum -y install ipvsadm        #安装ipvsadm工具

4）配置负载均衡策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或者 ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm        #配置前须先保存负载均衡分配策略

ipvsadm -C                     #清除原有策略
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr         #添加虚拟服务器地址，以及调度算法
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.11:80 -m     #添加节点服务器，-m表示使用NAT模式
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.12:80 -m

ipvsadm        #启用策略

 4、使用客户端测试

先将客户端的ip改为12.0.0.12，且网卡是仅主机模式


LVS-DR模式搭建

负载调度器： 192.168.3.104        VIP（ens33:0）：192.168.3.254
Web节点服务器1：192.168.3.101        VIP（lo:0）：192.168.3.254
Web节点服务器2：192.168.3.102        VIP（lo:0）：192.168.3.254
NFS服务器：192.168.3.103
客户端：192.168.3.100 

1、NFS部署

参照LVS-NAT中的NFS部署

2、节点服务器部署

web1：192.168.3.101   web2：192.168.3.102

vim /etc/sysctl.conf        #添加如下语句，否则ifup lo:0不成功

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2


sysctl -p        #使上述语句生效

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0        #添加VIP

ifup  lo:0

ifconfig  lo:0


修改web服务的长连接保持时间为0，修改/安装目录/nginx/conf/nginx.conf主配置文件

如果是tomcat服务，修改/安装目录/conf/server.xml，在文档结尾加上KeepAlive  off字段即可

3、调度服务器部署

调度服务器：192.168.3.104

vim  /etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0


vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0

DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.3.254
NETMASK=255.255.255.255


route add -host 192.168.3.254 dev lo:0        #添加路由




安装ipvsadm和加载ip_vs模块

modprobe ip_vs        #加载ip_vs模块
cat /proc/net/ip_vs
yum -y install ipvsadm        #安装ipvsadm

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm        #备份ipvsadm原有的配置
systemctl start ipvsadm        #开启ipvsadm

ipvsadm -C                #清除原有的ipvsadm配置
ipvsadm -A -t 192.168.3.254:80 -s rr        #添加虚拟IP （VIP）
ipvsadm -a -t 192.168.3.254:80 -r 192.168.3.101:80 -g            #若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.3.254:80 -r 192.168.3.102:80 -g            #添加节点服务器

ipvsadm

ipvsadm -ln                    #查看节点状态，Route代表 DR模式


4、使用客户端测试

在浏览器中输入192.168.3.254，然后一直刷新就会出现不同的页面，说明实现负载均衡效果


LVS-DR+keepaliced群集高可用

负载调度器： 192.168.3.104        VIP（ens33:0）：192.168.3.254
Web节点服务器1：192.168.3.101        VIP（lo:0）：192.168.3.254
Web节点服务器2：192.168.3.102        VIP（lo:0）：192.168.3.254
NFS服务器：192.168.3.103
客户端：192.168.3.1

1、NFS部署

与上述LVS-NAT模式中的NFS部署一样，参照LVS-NAT模式中的NFS部署

2、节点服务器部署

与上述LVS-DR模式的节点服务器部署操作一样，参照上述LVS-DR模式的节点服务器部署

3、调度服务器+keepalived部署

主调度服务器

yum -y install ipvsadm keepalived
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs


vim  /etc/keepalived/keepalived.conf

vim  /etc/keepalived/keepalived.conf

.....
global_defs {						#定义全局参数
--10行--修改，邮件服务指向本地
	smtp_server 127.0.0.1
--12行--修改，指定服务器（路由器）的名称，主备服务器名称须不同，主为LVS_01，备为LVS_02
	router_id LVS_01
--14行--注释掉，取消严格遵守VRRP协议功能，否则VIP无法被连接
	#vrrp_strict
}

vrrp_instance VI_1 {				#定义VRRP热备实例参数
--20行--修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP
    state MASTER
--21行--修改，指定承载vip地址的物理接口
    interface ens33
--22行--修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致	
    virtual_router_id 10
	#nopreempt		#如果设置非抢占模式，两个节点state必须为BACKUP，并加上配置 nopreempt
--23行--修改，指定优先级，数值越大优先级越高，这里设置主为100，备为90
    priority 100
    advert_int 1					#通告间隔秒数(心跳频率)
    authentication {				#定义认证信息,每个热备组保持一致
		auth_type PASS				#认证类型
--27行--修改，指定验证密码，主备服务器保持一致
        auth_pass abc123
    }
    virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
        192.168.3.254
    }
}
--36行--修改，指定虚拟服务器地址(VIP)、端口，定义虚拟服务器和Web服务器池参数
virtual_server 192.168.3.254 80 {
    delay_loop 6					#健康检查的间隔时间(秒)
    lb_algo rr						#指定调度算法，轮询(rr)
--39行--修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)
    lb_kind DR
    persistence_timeout 0			#连接保持时间(秒)
    protocol TCP					#应用服务采用的是 TCP协议
--43行--修改，指定第一个Web节点的地址、端口
    real_server 192.168.3.101 80 {
        weight 1					#节点的权重
--45行--删除，添加以下健康检查方式		
        TCP_CHECK {
			connect_port 80			#添加检查的目标端口
			connect_timeout 3		#添加连接超时(秒)
			nb_get_retry 3			#添加重试次数
			delay_before_retry 3	#添加重试间隔
		}
	}

	real_server 192.168.3.102 80 {		#添加第二个 Web节点的地址、端口
        weight 1
        TCP_CHECK {
			connect_port 80
			connect_timeout 3
			nb_get_retry 3
			delay_before_retry 3
		}
	}
##删除后面多余的配置##
}

修改后的配置

  1 ! Configuration File for keepalived
  2
  3 global_defs {
  4    notification_email {
  5      acassen@firewall.loc
  6      failover@firewall.loc
  7      sysadmin@firewall.loc
  8    }
  9    notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
 10    smtp_server 127.0.0.1    #修改IP为127.0.0.1
 11    smtp_connect_timeout 30
 12    router_id LVS_01    #修改为LVS_01，并删除下面4行
 13 }
 14
 15 vrrp_instance VI_1 {
 16     state MASTER    
 17     interface ens33    #修改成自己的网卡名
 18     virtual_router_id 51
 19     priority 100
 20     advert_int 1
 21     authentication {
 22         auth_type PASS
 23         auth_pass 1111
 24     }
 25     virtual_ipaddress {
 26         192.168.3.254    #虚拟地址（VIP）
 27     }
 28 }
 29
 30 virtual_server 192.168.3.254 80 {    #虚拟地址（VIP）端口号
 31     delay_loop 6
 32     lb_algo rr    #调度算法 rr表示轮询
 33     lb_kind DR    #LVS模式DR
 34     persistence_timeout 0    #超时时间
 35     protocol TCP
 36
 37     real_server 192.168.3.101 80 {    #节点服务器地址和端口
 38         weight 1    #权重
 39         TCP_CHECK {    #健康检查
 40             connect_port 80    #添加检查的目标端口号
 41             connect_timeout 3    #添加连接超时
 42             nb_get_retry 3    #添加超时重试次数
 43             delay_before_retry 3    #添加重试间隔时间
 44         }
 45     }
 46     real_server 192.168.3.102 80 {    #节点服务器地址和端口
 47         weight 1    #权重
 48         TCP_CHECK {    #健康检查
 49             connect_port 80    #添加检查的目标端口号
 50             connect_timeout 3    #添加连接超时
 51             nb_get_retry 3    #添加超时重试次数
 52             delay_before_retry 3    #添加重试间隔时间
 53         }
 54     }
 55 }

调整 proc 响应参数，关闭Linux 内核的重定向参数响应

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0


sysctl -p

 

 启动keepalived和ipvsadm

systemctl start keepalived

ip a

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -ln

#如没有VIP 的分发策略，则重启 keepalived 服务，systemctl restart keepalived

备调度服务器

步骤与主调度服务器一样，只有在keepalived.conf文件中有差别，如下：

 12    router_id LVS_02        #文档的第12行

 16     state BACKUP        #文档的第16行

 19     priority 90               #优先级也需要改，比主设备的优先级小

4、使用客户机测试

在浏览器中输入192.168.3.254，然后一直刷新就会出现不同的页面，说明实现负载均衡效果

 

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文章目录 概述图解 概述 反向代理、API网关和负载均衡是在网络和服务器架构中用于不同目的的重要组件，它们有不同的功能和应用场景。以下是它们之间的区别和联系： 反向代理（Reverse Proxy）： 功能：反向代理…
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Python 数据可视化：Seaborn 库的使用

Python 数据可视化：Seaborn 库的使用

✅作者简介：人工智能专业本科在读，喜欢计算机与编程，写博客记录自己的学习历程。 🍎个人主页：小嗷犬的个人主页 🍊个人网站：小嗷犬的技术小站 🥭个人信条：为天地立心&…
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u盘上面 安装 ubuntu 系统

u盘上面 安装 ubuntu 系统

u盘上面 安装 ubuntu 系统 下载 一个 Ubuntu 22.04.3 LTS 桌面版 https://ubuntu.com/download/desktop 找到一个U盘 参考文章： 把 Ubuntu 装到U盘里随身携带，并同时支持 BIOS 和 UEFI 启动 https://www.luogu.com.cn/blog/GGAutomaton/portable-ubu…
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【数据结构】串的定义；存储结构；基本操作的实现

【数据结构】串的定义；存储结构；基本操作的实现

欢迎光~临~^_^ 目录 知识树 1、串的定义 2、串的存储结构 2.1顺序存储 静态存储 动态存储 2.2链式存储 2.3串的堆分配存储表示 3、串的基本操作 3.1求子串 3.2比较操作 3.3定位操作 4、C语言实现串的基本操作 知识树 1、串的定义 串是由零个或多个字符组成的…
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Oracle，高斯创建自增序列

Oracle，高斯创建自增序列

某些时候,需要获取到一个自增值 然后点击左下 Apply 也可以通过SQL语句执行 dual在Oracle中是张虚拟表，通常用于执行这样的查询 Oracle中查询语句: select 序列名.nextval from dual 在高斯数据库中:查询是 select my_sequence.nextval 不需要加form xxx 也…
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微信小程序项目开发Day1

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没接触过，直接看视频学习： 千锋教育微信小程序开发制作前端教程，零基础轻松入门玩转微信小程序_哔哩哔哩_bilibili千锋教育微信小程序开发制作前端教程，零基础轻松入门玩转微信小程序共计56条视频，包括：学…
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