LVS — Linux Virtual Server
LVS（Linux Virtual Server，Linux 虚拟服务器）是 Linux 内核层面的四层负载均衡方案，由章文嵩博士在 1998 年发起。它工作在内核态，性能直追硬件 F5（数十万元级别），是开源四层负载均衡的”王者”。
架构组成
LVS 由两部分构成：
ipvsadm（用户态，配置规则）
↓ 写入
ipvs（内核态，执行转发）
↓ 工作在 Netfilter 框架
数据包转发
- ipvs（内核模块）：工作在内核 Netfilter 框架的 INPUT 链上，负责实际的数据包转发
- ipvsadm（命令行工具）：管理 ipvs 规则，仅在添加规则时使用，转发过程完全不依赖它
四种工作模式
| 模式 | 请求路径 | 响应路径 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| DR（Direct Routing） | 走 LVS | 直回客户端 | 生产首选，同局域网 |
| NAT | 走 LVS | 走 LVS | 需要端口映射 |
| TUN（IP Tunneling） | IP 隧道 | 可直回 | 跨机房/跨网段 |
| FullNAT | 全地址转换 | 走 LVS | 云环境 |
DR 模式详解
为什么这么快
- 工作在内核态，无需用户态/内核态上下文切换（而 Nginx/Haproxy 需要）
- 请求走 LVS，响应直接由 Real Server 返回客户端，不走 LVS
核心术语
| 术语 | 含义 | 配置位置 |
|---|---|---|
| CIP | 客户端 IP | 客户端 |
| VIP | 虚拟 IP（对外入口） | LVS: 物理网卡 / RS: lo 网卡 |
| DIP | LVS 与 RS 通信的 IP | LVS 物理网卡 |
| RIP | Real Server 真实 IP | RS 物理网卡 |
数据包流程
1. 客户端发包：CIP → VIP（到达 LVS）
2. LVS 调度算法选 RS → 改目标 MAC 为 RS 的 MAC（不改 IP，不改端口）
3. RS 收到包 → lo 网卡上的 VIP 识别 → 处理请求
4. RS 直接回复：RIP → CIP（完全不走 LVS）
关键限制
- LVS 与所有 Real Server 必须在同一个二层网络（同一局域网）
- RS 上需配置：VIP 在 lo 网卡 +
arp_ignore=1+arp_announce=2（抑制 ARP 响应，防 VIP 冲突）
调度算法
静态算法
- rr（Round Robin）：轮询
- wrr（Weighted RR）：加权轮询
- dh（Destination Hashing）：目标地址哈希
- sh（Source Hashing）：源地址哈希
动态算法
- lc（Least Connections）：最少连接
- wlc（Weighted LC）：加权最少连接（默认）
- lblc（Locality-Based LC）：基于本地的最少连接
典型部署架构
用户 → LVS（四层，VIP）→ Nginx/Haproxy（七层）→ Web 服务器集群
↓（Keepalived 高可用）
备 LVS 节点
LVS 也直接代理数据库集群（需先做好主从同步）：写操作 → LVS 写地址 → 主库；读操作 → LVS 读地址 → 从库。
负载均衡选型对比
| 方案 | 层级 | 性能 | 特点 |
|---|---|---|---|
| LVS | 四层 | ⭐⭐⭐ | 内核态，性能堪比 F5 |
| Nginx | 四/七层 | ⭐⭐ | 七层功能最强 |
| Haproxy | 四/七层 | ⭐⭐ | ACL 灵活，健康检查细致 |
| F5 | 四/七层 | ⭐⭐⭐ | 硬件，价格极高 |
相关页面
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