虚拟IP和IP漂移

1.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一项配置的都是这个虚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。

一个网卡上是可以配置多个IP地址的。

2.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，然后给数据链路层使用。

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172.25.0.1 )和物理机器B(IP是172.25.0.2)，A作为对外服务的主服务器(比如web服务器)，B作为备份机器，两台服务器之间的通信是通过 Heartbeat（心跳机制），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消息后，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
172.25.0.1            ether   ec:f4:bb:49:xx:xx   C                     eth0
172.25.0.100          ether   ec:f4:bb:49:xx:xx   C                     eth0
172.25.0.2            ether   28:e3:47:c0:xx:xx   C                     eth0
...

另外物理机器B(IP是172.25.0.2)的ARP缓存如下：

地址                     类型    硬件地址            标志  Mask            接口
172.25.0.2            ether   ec:f4:bb:49:xx:xx   C                     eth0
172.25.0.100          ether   ec:f4:bb:49:xx:xx   C                     eth0
172.25.0.1            ether   ec:f4:bb:49:xx:xx   C                     eth0
...

很明显主机A和主机B除了配置自己的真实IP外，都同时配置了另外一个相同的ip，我们称之为VIP（虚拟IP）。

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，让路由器或者交换机上的ARP缓存表修改相应的映射关系，告知虚拟地址应该指向我(物理机器B,172.25.0.2),这时候，外界再次访问虚拟IP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。

问题来了，当虚拟IP VIP在主机A上时，主机A的MAC地址为MAC_A某主机M的arp缓存中存放着一个映射关系：VIP —à MAC_A；当主机A宕机后，虚拟IP漂浮到了主机B，主机B的MAC地址为MAC_B，那么此时主机M想与虚拟IP通信时，是做不到，因为它的arp高速缓存中的虚拟IP VIP的映射还指向主机A的MAC地址。这个问题解决的思路就是当虚拟IP漂浮后，刷新所有其他主机的arp缓存，重新进行arp广播，得到最新的IP与MAC的映射关系。

那么虚拟IP在实现漂浮后，是如何刷新所有其他主机的arp缓存的呢？

这里就会引入另一个概念，garp()简称无端arp或者免费arp，主要是用来当某一个主机C开机时，用来确认自己的IP地址没有被人占用而做的一个检测。广播发送这个arp，请求得到本机IP地址的MAC地址，主机C并不希望此次arp请求会有arp应答，因为应答意味着IP地址冲突了。当其他主机收到这个arp请求后，会刷新关于这个arp请求源的主机IP地址的映射。

免费arp的作用主要有两个:

1. 检测IP地址是否有冲突

2. 刷新其他主机关于本次IP地址的映射关系

集群管理软件Pacemaker里面的资源代理ocf:heartbeat:IPaddr2中，在虚拟IP漂浮后，会向网络内广播发送garp请求，以此来刷新其他主机的arp缓存

3.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），但是对外都表现为一个虚拟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。

发布者：全栈程序员-用户IM，转载请注明出处：https://javaforall.cn/125269.html原文链接：https://javaforall.cn

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