一、基础概念

LVS：Linux Virtual Server，Linux 虚拟服务器

• 作用：四层负载均衡，工作在传输层（TCP/UDP）
• 开发者：章文嵩，国产开源负载均衡
• 端口：基于 IP + 端口转发，不解析应用层 HTTP 协议
• 核心定位：高性能、高并发、高可用集群调度

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二、核心架构组成（必背三角色）

1. VS Virtual Server：虚拟服务器（LVS 负载均衡器）接收客户端请求，调度分发请求到后端真实主机
2. RS Real Server：真实业务服务器集群实际处理业务请求，提供服务
3. VIP Virtual IP：虚拟 IP客户端统一访问入口，对外暴露的访问地址

访问流程：客户端 → VIP (LVS) → 调度算法 → 分发到 RS → RS 响应

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三、LVS 三种工作模式（重中之重，必考）

1. NAT 模式（网络地址转换）

1. 原理请求、响应全部经过 LVS，LVS 做 IP 地址转换
2. 流向客户端→LVS→RS→LVS→客户端
3. 特点

• RS 网关必须指向 LVS 内网 IP
• 支持任意操作系统
• 端口转发无限制
• 瓶颈在 LVS，流量大性能受限

1. 适用：中小规模集群

2. DR 直接路由模式（生产最常用）

1. 原理请求经过 LVS 调度，响应数据直接由 RS 返回客户端，不回 LVS
2. 流向客户端→LVS→RS→客户端
3. 特点

• 所有机器同一局域网
• RS 配置 VIP 回环网卡，抑制 ARP 广播
• 响应不走 LVS，性能最高、并发最强
• 只能转发同端口服务

1. 适用：大型高并发集群、网站后端

3. TUN 隧道模式

1. 原理跨网段、跨公网，IP 隧道封装数据包转发
2. 流向客户端→LVS→隧道封装→跨网络 RS→客户端
3. 特点

• RS 可跨机房、跨网段部署
• 响应直回客户端，性能较好
• 主机需要支持 IP 隧道协议

1. 适用：异地多机房集群

三模式核心对比速记

表格

模式	流量回 LVS	性能	网络要求	生产使用率
NAT	请求 + 响应都回	一般	同网段	少
DR	仅请求经过	最高	同局域网	最高
TUN	仅请求经过	较高	可跨网段	异地机房

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四、LVS 8 种调度算法（背常用 5 种）

静态算法（不看后端负载）

1. RR 轮询：依次分发，平均分配
2. WRR 加权轮询：权重高机器分到更多请求
3. DH 目标地址哈希：同一客户端 IP 固定访问同一 RS
4. SH 源地址哈希：源 IP 绑定固定 RS，保持会话

动态算法（依据后端负载分配）

1. LC 最少连接：分给当前连接数最少的 RS
2. WLC 加权最少连接：常用，权重 + 连接数综合判断
3. SED 最短期望延迟
4. NQ 从不排队

生产常用：WRR、WLC、RR、SH

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五、LVS 核心优缺点

优点

1. 四层转发，转发效率极高，消耗 CPU 极低
2. 稳定性强，抗高并发、大流量
3. 支持 TCP/UDP 所有协议
4. 操作系统内核实现，无应用层开销
5. 可配合 Keepalived 实现故障自动转移

缺点

1. 四层负载，无法识别 HTTP 协议，不能做 URL、Cookie、会话内容转发
2. 不能处理 HTTPS 解密、不能做灰度、路由规则
3. DR 模式对局域网环境依赖高

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六、LVS 四层 vs Nginx 七层（面试高频对比）

1. 层级

• LVS：传输层四层，IP + 端口转发
• Nginx：应用层七层，解析 HTTP/HTTPS 协议

1. 性能

• LVS 远高于 Nginx，大流量首选

1. 功能

• LVS：只做调度转发，功能简单
• Nginx：反向代理、负载、缓存、限流、黑白名单、Rewrite、证书解密

1. 适用场景

• LVS：入口高并发流量调度
• Nginx：后端业务精细化转发、网关处理

常规集群层级架构

LVS (四层入口) → Nginx (七层网关) → 业务服务

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七、Keepalived + LVS 高可用（必背组合）

1. 作用：解决 LVS 单点故障
2. 架构：主备 LVS

• 主节点正常工作，备节点监听心跳
• 主节点宕机，VIP 自动漂移到备节点，自动接管服务

1. 核心能力

• 心跳检测、故障切换、VIP 漂移、RS 健康检查

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八、极简背诵记忆口诀

1. LVS 是四层负载均衡，内核级转发，高性能
2. 三模式：NAT 全流量经过、DR 直回性能最强、TUN 跨机房
3. 常用算法：轮询、加权轮询、最少连接、哈希
4. 四层只管端口 IP，不懂 HTTP 细节
5. 搭配 Keepalived 实现主备高可用
6. 架构顺序：LVS 入口调度 → Nginx 七层业务处理

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九、高频面试简答题

1. DR 模式为什么性能最高？请求经过 LVS 调度，响应数据直接由真实服务器返回客户端，不回流负载器，减少转发压力，吞吐能力最强。

2. LVS 和 Nginx 负载区别？LVS 四层基于 IP 端口转发，性能高、功能少；Nginx 七层解析应用协议，功能丰富，性能偏低。项目一般 LVS 做入口流量分发，Nginx 做业务网关。

3. LVS 三种模式网络区别？NAT 所有流量经过 LVS；DR 同一局域网、响应直回；TUN 支持跨网段跨机房转发。

4. 加权轮询和加权最少连接区别？加权轮询按固定权重分配；加权最少连接根据后端实时连接负载分配，负载更均衡。