【原理】VRRP详解

桃扇骨 2022-05-19 10:36 758阅读 0赞

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][Keepalived_LVS-DR_Nginx]  
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。

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 <tbody> 
  <tr> 
   <td><font>VRRP简介（转发机制）</font></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
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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

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 <tbody> 
  <tr> 
   <td><font>VRRP状态</font></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
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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。

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 <tbody> 
  <tr> 
   <td><font>VRRP工作过程如下：</font></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
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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

![在这里插入图片描述][70]  
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~

[Keepalived_LVS-DR_Nginx]: https://blog.csdn.net/zll_0405/article/details/80874545
[70]: /images/20220519/883ca05769f2485482e8d1750c9353a4.png