The Linux Virtual Server is a highly scalable and highly available server built on a cluster of real servers, with the load balancer running on the Linux operating system.
Linux 负载均衡【LVS DR】#
逻辑原理#
组件介绍#
LVS（Linux Virtual Server）的 DR 模式（Direct Routing，直接路由模式）是一种高性能的负载均衡方式，特点如下：
- Director（调度器）: 负责将客户端请求的数据包的目标 MAC 地址修改为 Real Server MAC 地址，然后直接转发给后端的 Real Server。
- Real Server: 处理完请求后，直接将响应返回给客户端，不经过 Director，减轻了 Director 的网络压力，性能更高。
- VIP（Virtual IP）: 需要在 Director 和所有 Real Server 上都配置（但 Real Server 上要抑制 ARP 响应），这样客户端请求 VIP 时能被 Director 接收并调度，而 Real Server 能直接响应。
网络拓扑#
网络拓扑使用eve-ng软件搭建，您也可以使用vmware虚拟机搭建，使用上没有区别；eve-ng相比vmware虚拟机，eve-ng更加直观，贴近实际网络架构方式。
组件信息#
所有机器在同一局域网，即二层网络内。
| 组件 | 描述 | mac |
|---|---|---|
| 操作系统 | Debian 13.1 | / |
| Client | 192.168.1.12 | 00:50:00:00:03:00 |
| Director | 192.168.1.21、192.168.1.100（vip） | 00:50:00:00:04:00 |
| Real Server 1 | 192.168.1.31、192.168.1.100（lo） | 00:50:00:00:01:00 |
| Real Server 2 | 192.168.1.32、192.168.1.100（lo） | 00:50:00:00:02:00 |
实践操作#
一.Director#
软件包#
# 安装软件包
apt install ipvsadm -y
地址配置#
# 1. ens3
ip link set ens3 up
ip addr add 192.168.1.21/24 dev ens3
ip route add default via 192.168.1.1 dev ens3
# 2. vip
ip addr add 192.168.1.100/24 dev lo
内核参数#
# 开启IP转发
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
LVS配置#
# 1.lvs dr配置
ipvsadm -A -t 192.168.1.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.31:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.32:80 -g
# 2.lvs查看
ipvsadm -Ln
二.Real Server#
real server 1#
软件包#
# 安装软件包
apt install nginx -y
地址配置#
# 1. ens3
ip link set ens3 up
ip addr add 192.168.1.31/24 dev ens3
ip route add default via 192.168.1.1 dev ens3
# 2. lo
ip addr add 192.168.1.100/24 dev lo
arp响应抑制#
为了让 VIP 的 ARP 请求只由 Director 响应，Real Server 必须禁止响应对 VIP 的 ARP 查询。
- arp_ignore = 1：仅响应目标 IP 是本地接口上的 IP 的 ARP 请求。
- arp_announce = 2：总是使用最合适的本地地址（即 lo 上的 VIP）作为源 IP 发送 ARP。
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens3/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens3/arp_announce
nginx配置#
# 1. ndex.nginx-debian.html
echo "<h1>Real Server 01</h1>" > /var/www/html/index.nginx-debian.html
# 2. 启动nginx
systemctl start nginx
real server 2#
软件包#
# 安装软件包
apt install nginx -y
地址配置#
# 1. ens3
ip link set ens3 up
ip addr add 192.168.1.32/24 dev ens3
ip route add default via 192.168.1.1 dev ens3
# 2. lo
ip addr add 192.168.1.100/24 dev lo
arp响应抑制#
为了让 VIP 的 ARP 请求只由 Director 响应，Real Server 必须禁止响应对 VIP 的 ARP 查询。
- arp_ignore = 1：仅响应目标 IP 是本地接口上的 IP 的 ARP 请求。
- arp_announce = 2：总是使用最合适的本地地址（即 lo 上的 VIP）作为源 IP 发送 ARP。
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens3/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens3/arp_announce
nginx配置#
# 1. ndex.nginx-debian.html
echo "<h1>Real Server 02</h1>" > /var/www/html/index.nginx-debian.html
# 2. 启动nginx
systemctl start nginx
验证#
验证结果#
- 访问192.168.1.100:80
- director
使用ipvsadm -Ln --stats查看；可以看到2个real server 连接各有1个，说明负载均衡rr成功。此处建议使用curl命令测试；windows浏览器可能因为缓存、tcp连接未超时等原因无法观察实际效果。
抓包信息#
1.director#
director抓包可以查看只接收客户端请求的数据包，没有响应客户端的数据包。
2.real server#
real server抓包可以看到real server响应客户端的数据包。
- 点击前几个数据包，可以看到mac地址修改
mac地址从director修改为real server；即00:50:00:00:04:00修改为00:50:00:00:01:00
结语#
LVS DR模式以其卓越的性能和扩展性，成为高并发场景下的理想选择。Director仅负责请求的转发，通过修改MAC地址将数据包直接引向Real Server，而响应流量则由Real Server直接返回客户端。这种“来去分离”的设计，极大地减轻了Director的负载，避免了带宽瓶颈，实现了接近物理硬件的性能表现，为构建高性能、高可用的服务架构提供了坚实基础。
