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LVS（Linux Virtual Server）：高性能 Linux 虚拟服务器集群方案

在高并发场景中，单台服务器难以承载海量请求，而 LVS（Linux Virtual Server）作为基于 Linux 内核的负载均衡技术，通过将请求分发到后端服务器集群，实现了服务的高可用与高扩展性。本文将深入解析 LVS 的核心架构、负载均衡技术及适用场景。

LVS 的核心思想是通过负载调度器将客户端请求分发到后端真实服务器集群，整个集群对客户端透明（客户端仅感知调度器的 IP）。其架构包含三个关键角色：

Director Server（调度器）：
前端负载均衡节点，负责接收客户端请求，根据预设算法将请求转发至后端真实服务器。调度器是 LVS 的核心，运行着 IPVS（IP Virtual Server）模块（Linux 内核级软件）。
Real Server（真实服务器）：
后端提供实际服务的节点（如 Web 服务器、数据库服务器），接收调度器转发的请求并处理，最终将响应返回给客户端（部分模式下无需经过调度器）。
Virtual IP（VIP）：
调度器对外暴露的虚拟 IP 地址，客户端通过 VIP 访问服务，无需关心后端真实服务器的具体 IP。

IPVS 是 LVS 的核心模块，集成在 Linux 内核中，负责实现请求的转发与调度。它支持三种核心负载均衡技术，适用于不同的网络场景：

原理：

特点：

适用场景：小型集群，对成本敏感且并发量不高的场景（如内部办公系统）。

原理：

调度器接收客户端请求后，通过IP 隧道（将原请求报文封装在新的 IP 报文中，源 IP 为 VIP，目标 IP 为 Real Server 的私有 IP）将请求转发至 Real Server；
Real Server 解开隧道封装，处理请求后，直接将响应报文发送给客户端（源 IP 为 VIP，无需经过调度器）。

特点：

优点：
- 性能优异：响应报文不经过调度器，避免了 NAT 模式的瓶颈；
- 支持跨网段部署：Real Server 可与调度器不在同一物理网段（通过隧道通信）。
缺点：
- 配置复杂：Real Server 需支持 IP 隧道协议（如 GRE），并绑定 VIP（用于响应客户端）；
- 额外开销：隧道封装和解封装会增加网络传输的开销。

适用场景：中大型集群，Real Server 分布在不同网段的场景（如跨机房部署）。

原理：

调度器接收客户端请求后，仅改写请求报文的MAC 地址（目标 MAC 改为 Real Server 的 MAC），将请求转发至 Real Server（IP 层不变，仍为 VIP）；
Real Server 处理请求后，直接将响应报文发送给客户端（源 IP 为 VIP，无需经过调度器）。

特点：

优点：
- 性能最优：仅修改 MAC 地址，无 IP 地址或隧道的额外开销，转发效率接近硬件负载均衡；
- 支持大规模集群：可承载上万级并发请求。
缺点：
- 网络限制：调度器与 Real Server 必须在同一物理网段（因 MAC 地址仅在局域网内有效）；
- 需配置 Real Server：Real Server 需绑定 VIP（但需禁止 ARP 广播，避免冲突）。

适用场景：高并发大型集群，如电商秒杀、门户网站等（LVS 的主流应用模式）。

IPVS 支持多种调度算法，决定请求如何分配到 Real Server，常用算法包括：

算法	原理	适用场景
轮询（RR）	按顺序轮流将请求分配给 Real Server	所有 Real Server 性能相近的场景
加权轮询（WRR）	按 Real Server 的权重分配请求（权重大的优先）	服务器性能不均的场景
最少连接（LC）	将请求分配给当前连接数最少的 Real Server	连接时间较长的服务（如数据库）
加权最少连接（WLC）	结合权重和连接数，权重高且连接少的服务器优先	混合负载场景
源地址哈希（SH）	同一客户端的请求始终分配给同一 Real Server	需会话保持的场景（如登录状态）

LVS 的核心优势：