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虚拟 IP

文章目录
  1. 1. 虚拟 IP
  2. 2. 虚拟 IP 原理
  3. 3. IP 漂移
  4. 4. 参考链接

虚拟 IP

在 TCP/IP 的架构下，所有想上网的电脑，不论是用何种方式连上网路，都必须要有一个唯一的 IP-address。事实上 IP 地址是主机硬件地址的一种抽象，简单的说，MAC 地址是物理地址，IP 地址是逻辑地址。

虚拟 IP，就是一个未分配给真实主机的 IP，也就是说对外提供服务器的主机除了有一个真实 IP 外还有一个虚 IP，使用这两个 IP 中的任意一个都可以连接到这台主机。

虚拟 IP 一般用作达到 HA(High Availability)的目的，比如让所有项目中数据库链接项配置的网络 ip 地址都是这个虚 IP，当主服务器发生故障无法对外提供服务时，动态将这个虚 IP 切换到备用服务器。

虚拟 IP 原理

ARP是地址解析协议，它的作用很简单，将一个 IP 地址转换为 MAC 地址，然后给传输层使用。

每台主机中都有一个 ARP 高速缓存，存储同一个网络内的 IP 地址与 MAC 地址的对应关系，以太网中的主机发送数据时会先从这个缓存中查询目标 IP 对应的 MAC 地址，会向这个 MAC 地址发送数据。操作系统会自动维护这个缓存。

在 Linux 下可以使用 arp 命令操作 ARP 高速缓存。

比如存在物理机 A(IP 是 192.168.192.54 )和物理机器 B(IP 是 192.168.192.40)，A 作为对外服务的主服务器(比如数据库主库)，B 作为备份机器，两台服务器之间的通信是通过 HEARTBEAT，即主服务器会定时的给备份服务器发送数据包，告知主服务器服务正常，当备份服务器在规定时间内没有收到主服务器的 HEARTBEAT，就会认为主服务器宕机，则备份服务器就会升级为主服务器。假设物理机 A 的 ARP 缓存如下：

地址                     类型    硬件地址            标志  Mask            接口
192.168.192.54           ether   00:21:5A:DB:68:E8  C                     eth0
192.168.192.237          ether   00:21:5A:DB:68:E8   C                     eth0
192.168.192.40           ether   00:21:5A:DB:7F:C2   C                     eth0
...

另外物理机器 B(IP 是 192.168.192.40)的 ARP 缓存如下：

地址                     类型    硬件地址            标志  Mask            接口
192.168.192.54           ether   00:21:5A:DB:68:E8   C                     eth0
192.168.192.237          ether   00:21:5A:DB:7F:C2   C                     eth0
192.168.192.40           ether   00:21:5A:DB:7F:C2   C                     eth0
...

当机器 B 通过 BeatHeart 得知机器 A 对外服务质量低于预期的时候(比如发生故障，服务无响应)，会将自己的 ARP 缓存发送出去，让路由器修改路由表，告知虚拟地址应该指向我(物理机器 B：192.168.192.40)。这时候，外界再次访问虚拟 IP（192.168.192.237）的时候，机器 B 会变成主服务器，而 A 降级为备份服务器。这就完成了主从机器的自动切换，这一切对外界是透明的（不可感知）。

IP 漂移

上面的 VIP 自动切换的过程就称之为 IP 漂移。

我们可以通过 Keepalived 来实现这个过程。 Keepalived 是一个基于 VRRP 协议(Virtual Router Redundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议)来实现的 LVS(负载均衡器)服务高可用方案，可以利用其来避免单点故障。一个 LVS 服务会有 2 台服务器运行 Keepalived，一台为主服务器（MASTER），一台为备份服务器（BACKUP），但是对外表现为一个虚拟 IP，主服务器会发送特定的消息给备份服务器，当备份服务器收不到这个消息的时候，即主服务器宕机的时候， 备份服务器就会接管虚拟 IP，继续提供服务，从而保证了高可用性。

参考链接

虚拟 IP 和 IP 漂移 - xiaobaoqiu Blog
LVS 专题-(3) 虚拟 ip 理解 - crazyYong - 博客园