【原理】VRRP详解

写在前面
keepalived是一个基于VRRP协议来实现的服务高可用方案,从而可以避免IP单点故障。一般与其他负载均衡技术,如LVS,Nginx等一起来工作来达到集群高可用的目的 关于Keepalived+LVS-DR+Nginx高可用故障切换模式的环境搭建,写过一篇博客,感兴趣可以参考:[Keepalived+LVS-DR+Nginx高可用故障切换模式](https://blog.csdn.net/zll_0405/article/details/80874545) 这篇文章想把重点放在VRRP协议上面,我觉得这对于理解keepalived如何工作,能够有一个比较好的帮助。
VRRP简介(转发机制)

1. VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol,虚拟路由器冗余协议)将可以承担网关功能的路由器加入到备份组中,形成一台虚拟路由器,由VRRP的选举机制决定哪台路由器承担转发任务,局域网内的主机只需将虚拟路由器配置为缺省网关
2. VRRP是一种选择协议,它可以把一个虚拟路由器的责任动态分配到局域网上的 VRRP 路由器中的一台。控制虚拟路由器 IP 地址的 VRRP 路由器称为主路由器,它负责转发数据包到这些虚拟 IP 地址。
一旦主路由器不可用,这种选择过程就提供了动态的故障转移机制,这就允许虚拟路由器的 IP 地址可以作为终端主机的默认第一跳路由器
3.VRRP是一种容错协议,在提高可靠性的同时,简化了主机的配置。在具有多播或广播能力的局域网(如以太网)中,借助VRRP 能在某台设备出现故障时仍然提供高可靠的缺省链路,有效避免单一链路发生故障后网络中断的问题,而无需修改动态路由协议、路由发现协议等配置信息
4. VRRP协议的实现有VRRPv2和VRRPv3两个版本,VRRPv2基于IPv4,VRRPv3基于IPv6
5. VRRP路由器: 所有运行VRRP协议的路由器就叫做VRRP路由器
6. VRRP备份组: 多台路由器被分到一个组中,在这个组中选举出一台主路由器,其他作为备份路由器。平常时候都是主路由器一个工作,备份路由器空闲,当主路由器故障后,从多台备份路由器中选举出一台替代故障的主路由器工作。这一组中的路由器构成了一个备份组。
7. 虚拟路由器:虚拟路由器是VRRP备份组中所有路由器的集合,它是一个逻辑概念,并不是正真存在的。从备份组外面看备份组中的路由器,感觉组中的所有路由器就像一个一样,你可以理解为在一个组中: 主路由器+所有备份路由器=虚拟路由器。虚拟路由器有一个虚拟的IP地址和MAC地址。如果虚拟IP和备份组中的某台路由器的IP相同的话,那么这台路由器称为IP地址拥有者,并且作为备份组中的主路由器

VRRP状态

VRRP路由器在运行过程中有三种状态:

  1. Initialize状态: 系统启动后就进入Initialize,此状态下路由器不对VRRP报文做任何处处理,可以理解为初始化
  2. Master状态: 路由器会发送VRRP通告,发送免费ARP报文。
  3. Backup状态: 接受VRRP通告。
    一般主路由器处于Master状态,备份路由器处于Backup状态。
VRRP工作过程如下:

1. 路由器使能VRRP 功能后,会根据优先级确定自己在备份组中的角色。优先级高的路由器成为Master 路由器,优先级低的成为Backup 路由器。Master 路由器定期发送VRRP 通告报文,通知备份组内的其他设备自己工作正常;Backup 路由器则启动定时器等待通告报文的到来。
2. 在抢占方式下,当Backup 路由器收到VRRP 通告报文后,会将自己的优先级与通告报 文中的优先级进行比较。如果大于通告报文中的优先级,则成为Master 路由器;否则将保持Backup状态
3. 在非抢占方式下,只要Master 路由器没有出现故障,备份组中的路由器始终保持Master 或Backup 状态,Backup 路由器即使随后被配置了更高的优先级也不会成为Master 路由器
4. 如果Backup 路由器的定时器超时后仍未收到Master 路由器发送来的VRRP 通告报文,则认为Master 路由器已经无法正常工作,此时Backup 路由器会认为自己是Master 路由器,并对外发送VRRP 通告报文。备份组内的路由器根据优先级选举出Master 路由器,承担报文的转发功能

原理图

【原理】VRRP详解_第1张图片
最后再来看一下原理图,因为keepalived是一个基于VRRP协议来实现的服务高可用方案,所以当主调度服务器133宕机之后,134会自动接替133所担任的职责,继续工作。但这个过程不怎么影响其他机器的运行。虚拟IP在这里起到了很大的作用。
刚开始搭建这一套环境的时候,很不明白,明明4个IP就够用了,咋还多出来一个虚拟IP在这儿干啥呢。现在有了些许的了解。希望你也能有所收获。
感谢您的阅读~

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