目錄

簡介

一、LVS 與群集技術基礎

1.1 群集技術概述

1.2 負載均衡群集的分層結構

1.3 負載均衡工作模式

二、LVS 虛擬服務器核心組件與配置

2.1 LVS 內核模塊與管理工具

2.2 負載調度算法解析

2.3 ipvsadm 管理工具實戰

三、NFS 共享存儲服務配置

3.1 NFS 服務基礎配置

3.2 客戶端訪問 NFS 共享

四、案例：LVS-NAT 負載均衡群集

4.1 案例環境準備

4.2 配置負載調度器

4.3 配置真實服務器節點

4.4 測試 LVS 群集效果

五、總結

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簡介

在當今互聯網應用場景中，單臺服務器早已無法滿足高并發、高可用的服務需求。LVS（Linux Virtual Server）作為 Linux 平臺下的高性能負載均衡解決方案，通過整合多臺服務器資源，以統一入口提供服務，成為企業構建高可用集群的核心技術之一。

一、LVS 與群集技術基礎

1.1 群集技術概述

群集（Cluster）是一組服務器的集合體，對外表現為一個整體服務單元。根據目標不同，群集主要分為三類：

• 負載均衡群集：提升系統響應能力，處理高并發請求（如 DNS 輪詢、反向代理）
• 高可用群集：確保服務連續性，減少中斷時間（如雙機熱備、故障切換）
• 高性能運算群集：整合計算資源，實現分布式運算（如云計算、網格計算）

1.2 負載均衡群集的分層結構

典型的負載均衡群集包含三個層次：

1. 負載調度器：唯一入口，使用群集 IP（VIP），支持主備熱備
2. 服務器池：真實服務器（RIP）組成，處理調度器分發的請求
3. 共享存儲：確保各節點數據一致性，常用 NFS 或 NAS

1.3 負載均衡工作模式

LVS 支持三種核心工作模式：

• NAT 模式（地址轉換）：調度器作為網關，服務器使用私有 IP，安全性高
• TUN 模式（IP 隧道）：服務器分散在公網，通過隧道與調度器通信
• DR 模式（直接路由）：服務器與調度器同網絡，性能更高

二、LVS 虛擬服務器核心組件與配置

2.1 LVS 內核模塊與管理工具

LVS 作為 Linux 內核模塊（ip_vs），默認已編譯。可通過以下命令加載并查看版本：

modprobe ip_vs  # 手動加載ip_vs模塊
cat /proc/net/ip_vs  # 查看LVS模塊版本信息

2.2 負載調度算法解析

LVS 提供多種調度算法，常用四種：

• 輪詢（RR）：順序分配請求，不考慮服務器負載
• 加權輪詢（WRR）：按權重分配，性能高的節點承擔更多請求
• 最少連接（LC）：將請求分配給連接數最少的節點
• 加權最少連接（WLC）：結合權重與連接數，動態調整分配

2.3 ipvsadm 管理工具實戰

（1）安裝 ipvsadm 工具

dnf install ipvsadm  # 在OpenEuler系統中安裝ipvsadm管理工具
ipvsadm -v  # 查看ipvsadm版本信息

（2）創建虛擬服務器

ipvsadm -A -t 172.16.16.172:80 -s rr  # -A添加虛擬服務器，-t指定VIP和端口，-s指定輪詢算法

（3）添加真實服務器節點

ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 192.168.7.21:80 -m -w 1  # -a添加真實服務器，-r指定RIP和端口，-m指定NAT模式，-w設置權重為1

（4）查看群集狀態

ipvsadm -ln  # -l列表顯示，-n以數字形式顯示IP和端口，避免DNS解析

（5）保存與恢復策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm  # 保存當前LVS策略到配置文件
systemctl start ipvsadm  # 啟動ipvsadm服務，應用保存的策略

三、NFS 共享存儲服務配置

3.1 NFS 服務基礎配置

NFS（網絡文件系統）用于群集節點間數據共享，基于 RPC 機制實現：

（1）安裝 NFS 服務組件

yum -y install nfs-utils rpcbind  # 安裝NFS服務和RPC支持組件
systemctl enable nfs-server rpcbind  # 設置服務開機自啟動

（2）配置共享目錄

vi /etc/exports  # 編輯NFS配置文件
# 添加以下內容（示例）：
/opt/wwwroot 192.168.10.0/24(rw,sync,no_root_squash)  # 共享/opt/wwwroot目錄給192.168.10.0/24網段，允許讀寫

（3）啟動 NFS 服務

systemctl start rpcbind  # 先啟動RPC服務
systemctl start nfs-server  # 再啟動NFS服務
netstat -anpt | grep rpc  # 檢查RPC相關端口是否正常監聽

（4）查看共享目錄

showmount -e  # 查看本機發布的NFS共享目錄

3.2 客戶端訪問 NFS 共享

（1）客戶端環境準備

yum -y install rpcbind nfs-utils  # 安裝客戶端所需組件
systemctl enable rpcbind  # 啟用RPC服務并設置自啟動
systemctl start rpcbind

（2）手動掛載 NFS 共享

mount 192.168.10.104:/opt/wwwroot /var/www/html  # 掛載NFS共享目錄到本地路徑
tail -1 /etc/mtab  # 確認掛載結果

（3）設置自動掛載

vi /etc/fstab  # 編輯fstab文件
# 添加以下內容：
192.168.10.104:/opt/wwwroot /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0  # _netdev參數表示設備依賴網絡

四、案例：LVS-NAT 負載均衡群集

4.1 案例環境準備

主機	操作系統	IP 地址	應用
lvs	OpenEuler 24.03	192.168.10.101	ipvsadm（調度器）
web1	OpenEuler 24.03	192.168.10.102	Apache（真實服務器）
web2	OpenEuler 24.03	192.168.10.103	Apache（真實服務器）
nfs	OpenEuler 24.03	192.168.10.104	NFS（共享存儲）

4.2 配置負載調度器

（1）開啟路由轉發

vi /etc/sysctl.conf  # 編輯系統參數配置文件
# 添加：
net.ipv4.ip_forward=1  # 啟用IP轉發功能
sysctl -p  # 立即生效配置

（2）配置 VIP 地址

ifconfig ens36 inet 192.168.74.129 netmask 255.255.255.0  # 為ens36網卡配置VIP地址
# 若網卡配置文件不存在，創建并編輯：
vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens36
# 內容示例：
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
DEFROUTE=yes
NAME=ens36
DEVICE=ens36
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.74.129
NETMASK=255.255.255.0

（3）配置 LVS 負載策略

ipvsadm -C  # 清除原有LVS策略
ipvsadm -A -t 192.168.74.129:80 -s rr  # 創建虛擬服務器，使用輪詢算法
ipvsadm -a -t 192.168.74.129:80 -r 192.168.10.102:80 -m -w 1  # 添加真實服務器1，NAT模式，權重1
ipvsadm -a -t 192.168.74.129:80 -r 192.168.10.103:80 -m -w 1  # 添加真實服務器2，NAT模式，權重1
ipvsadm --save  # 保存LVS策略
systemctl enable ipvsadm  # 設置ipvsadm服務開機自啟動

4.3 配置真實服務器節點

（1）設置網關指向調度器

route del default gw 192.168.10.254  # 刪除原有默認網關
route add default gw 192.168.10.101  # 設置LVS調度器為新網關

（2）安裝 Web 服務并配置

yum -y install httpd  # 安裝Apache服務
mount 192.168.10.104:/opt/wwwroot /var/www/html  # 掛載NFS共享目錄
vi /var/www/html/index.html  # 創建測試網頁（不同節點可設置不同內容用于測試）
# 示例內容：
<h1>LVS負載均衡群集--節點1測試網頁</h1>
systemctl start httpd  # 啟動Apache服務
systemctl enable httpd  # 設置開機自啟動

4.4 測試 LVS 群集效果

（1）查看 LVS 節點狀態

ipvsadm -ln  # 查看LVS群集配置和節點狀態
# 輸出示例：
TCP 192.168.74.129:80 rr
->192.168.10.102:80 Masq 1 0 0
->192.168.10.103:80 Masq 1 0 0

（2）查看連接記錄

ipvsadm -lnc  # 查看客戶端連接詳細信息

（3）瀏覽器訪問測試

通過瀏覽器多次訪問??http://192.168.74.129??，觀察網頁內容是否在不同節點間切換，驗證負載均衡效果。

五、總結

LVS-NAT 模式作為最基礎的負載均衡方案，通過地址轉換實現請求分發，具有配置簡單、安全性高的特點，適合中小規模應用場景。在實際生產環境中，可根據需求進一步擴展：

1. 性能優化：切換至 DR 模式或 TUN 模式，提升吞吐量
2. 高可用增強：結合 Keepalived 實現調度器熱備
3. 復雜場景：與 Docker、Kubernetes 等容器技術結合，構建彈性集群
4. 監控體系：集成 Prometheus、Grafana 等工具，實時監控集群狀態

LVS 作為 Linux 內核級的負載均衡方案，憑借其高效性和穩定性，在金融、電商、云計算等領域廣泛應用。掌握 LVS 核心原理與配置，是構建高可用、可擴展服務架構的重要基礎。