VRRP虚IP漂移

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简介
VRRP 是 Virtual Router Redundancy Protocol 的简称,即 虚拟路由冗余协议。
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VRRP 最早被设计来解决网关的高可用问题:
我们知道,计算机进行网络通讯时,需要网关来传输网络报文。每台机器只能配置一个网关地址,这时网关的可靠性就非常重要了。如果网关不幸故障了,那么使用该网关的所有机器都将受影响——断网了!
解决网关单点问题的思路非常直观——部署一个备用网关,在主网关故障时切换过去。
然而,由于机器只能配置一个网关地址,因此每次切换网关都需要修改该配置。这个解决方案没能做到自动化,并不优雅。
这时,VRRP 应运而生!接下来,以一个简单的例子介绍 VRRP 是如何工作的:

事情是这样的。
这个网络部署了两台 路由 进行互备,本网络内其他机器以这两台路由为网关进行网络通讯。两台路由的 IP 地址分别是:192.168.1.1 以及 192.168.1.2。但路由并不直接通过这些地址提供转发服务,而是使用一个 虚拟地址 192.168.1.253。其他计算机,如 192.168.1.3 将网关地址配置为 192.168.1.253。
通过 VRRP,两台路由互相进行 健康检查。当两台路由都是健康的情况下,只有主路由对外提供虚拟地址的 ARP 响应。这时,发往虚拟地址 192.168.1.253 的流量都由主路由处理。
当主路由故障时,备用路由将检测到。这时,备用路由开始通过 ARP 协议对外通告:虚拟地址 192.168.1.253 对应的 MAC 地址是我,被我接管了!
接下来,发往虚拟地址 192.168.1.253 的流量就开始由备用路由处理了。这时,虚拟地址 192.168.1.253 看上去就像是 漂移 到备用路由上一样。换句话讲,网关成功进行切换,而且无需修改其他机器的网关配置!
主路由恢复后,将通过类似的手段,重新拿回流量的处理权。这部分将不再赘述。
完整流程如下:

两台路由互相进行健康检查;
主路由对外响应虚拟地址的 ARP 请求,通告其 MAC 地址;
虚拟地址网络流量被主路由处理;
备用路由发现主路由故障,开始响应虚拟地址的 ARP 请求,通告其 MAC 地址;
虚拟地址网络流量被备用路由处理;
主路由恢复,重新响应 ARP 请求,夺回流量;
备用路由发现主路由恢复,停止响应 ARP 请求,释放流量处理权;

总结起来,VRRP 主要做两件事情:

通过 ARP 响应 MAC 地址实现虚 IP 漂移;
通过健康检查决定什么时候进行虚 IP 漂移;

应用场景
本质上,VRRP 是用来实现高可用的,与网关无关。
我们可以将其应用于一些网络服务的高可用,如 Web 服务:

服务高可用方案有很多,VRRP 特别适用于以下场景:

服务对外只能呈现为单个 IP;
同一时刻只允许一个实例对外服务;

此外,VRRP 也可用于实现负载均衡设施的高可用。应用的高可用通过负载均衡设施解决,那么负载均衡设施如何实现高可用呢?答案是—— VRRP!
下面是一个非常典型的例子:

局限性
由于 VRRP 依赖 ARP 实现 IP 漂移,因此相关机器必须在同个网络内,不能跨网段。
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