1.虛擬IP

在 TCP/IP 的架構(gòu)下，所有想上網(wǎng)的電腦，不論是用何種方式連上網(wǎng)路，都必須要有一個唯一的 IP-address。事實上IP地址是主機硬件地址的一種抽象，簡單的說，MAC地址是物理地址，IP地址是邏輯地址。

虛擬IP，就是一個未分配給真實主機的IP，也就是說對外提供服務(wù)器的主機除了有一個真實IP外還有一個虛IP，使用這兩個IP中的任意一個都可以連接到這臺主機。

虛擬IP一般用作達(dá)到HA(High Availability)的目的,比如讓所有項目中數(shù)據(jù)庫鏈接一項配置的都是這個虛IP，當(dāng)主服務(wù)器發(fā)生故障無法對外提供服務(wù)時，動態(tài)將這個虛IP切換到備用服務(wù)器。

2.虛擬IP原理

ARP是地址解析協(xié)議，它的作用很簡單，將一個IP地址轉(zhuǎn)換為MAC地址，然后給傳輸層使用。

每臺主機中都有一個ARP高速緩存，存儲同一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的IP地址與MAC地址的對應(yīng)關(guān) 系，以太網(wǎng)中的主機發(fā)送數(shù)據(jù)時會先從這個緩存中查詢目標(biāo)IP對應(yīng)的MAC地址，會向這個MAC地址發(fā)送數(shù)據(jù)。操作系統(tǒng)會自動維護這個緩存。

在Linux下可以使用arp命令操作ARP高速緩存。

比如存在物理機A(IP是192.168.192.54 )和物理機器B(IP是192.168.192.40)，A作為對外服務(wù)的主服務(wù)器(比如數(shù)據(jù)庫主庫)，B作為備份機器，兩臺服務(wù)器之間的通信是通過Heartbeat，即主服務(wù)器會定時的給備份服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)包，告知主服務(wù)器服務(wù)正常，當(dāng)備份服務(wù)器在規(guī)定時間內(nèi)沒有收到主服務(wù)器的Heartbeat，就會認(rèn)為主服務(wù)器宕機，則備份服務(wù)器就會升級為主服務(wù)器。假設(shè)物理機A的ARP緩存如下：

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地址                     類型    硬件地址            標(biāo)志  Mask            接口
192.168.192.54           ether   ec:f4:bb:49:xx:xx   C                     eth0
192.168.192.237          ether   ec:f4:bb:49:xx:xx   C                     eth0
192.168.192.40           ether   28:e3:47:c0:xx:xx   C                     eth0
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另外物理機器B(IP是192.168.192.40)的ARP緩存如下：

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地址                     類型    硬件地址            標(biāo)志  Mask            接口
192.168.192.54           ether   ec:f4:bb:49:xx:xx   C                     eth0
192.168.192.237          ether   ec:f4:bb:49:xx:xx   C                     eth0
192.168.192.40           ether   ec:f4:bb:49:xx:xx   C                     eth0
...

當(dāng)機器B通過BeatHeart得知機器A對外服務(wù)質(zhì)量低于預(yù)期的時候(比如發(fā)生故障，服務(wù)無響應(yīng))，會將自己的ARP緩存發(fā)送出去，讓路由器修改路由表，告知虛擬地址應(yīng)該指向我(物理機器B,192.168.192.40),這時候，外界再次訪問虛擬IP的時候，機器B會變成主服務(wù)器，而A降級為備份服務(wù)器。這就完成了主從機器的自動切換，這一切對外界是透明的。

3.IP漂移

上面的VIP自動切換的過程就稱之為IP漂移。

我們可以通過Keepalived來實現(xiàn)這個過程。 Keepalived是一個基于VRRP協(xié)議(Virtual Router Redundancy Protocol,即虛擬路由冗余協(xié)議)來實現(xiàn)的LVS(負(fù)載均衡器)服務(wù)高可用方案，可以利用其來避免單點故障。一個LVS服務(wù)會有2臺服務(wù)器運行Keepalived，一臺為主服務(wù)器（MASTER），一臺為備份服務(wù)器（BACKUP），但是對外表現(xiàn)為一個虛擬IP，主服務(wù)器會發(fā)送特定的消息給備份服務(wù)器，當(dāng)備份服務(wù)器收不到這個消息的時候，即主服務(wù)器宕機的時候， 備份服務(wù)器就會接管虛擬IP，繼續(xù)提供服務(wù)，從而保證了高可用性。