西数超哥博客- keepalived的定义
- VRRP的协议简介
- VRRP的工作机制
- VRRP的工作流程
- ARP的查询处理
目录
keepalived的定义
Keepalived是一个基于VRRP协议来实现LVS服务高可用方案，可以利用其来避免单点故障。一个LVS服务会使用2台服务器运行Keepalived，一台为主服务器MASTER，另一台为备份服务器BACKUP，但是对外表现为一个虚拟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，从而保证高可用性。Keepalived是VRRP的完美实现，因此在介绍keepalived之前，先介绍下VRRP的原理。
VRRP的协议简介
在现实网络环境中，两台需要通信的主机大多数情况下没有直接的物理连接。对于这种情况，它们之间路由怎样选择？主机如何选定到达目的主机的下一跳路由，这个问题通常的解决方法有二种：
- 在主机上使用动态路由协议（RIP/OSPF等）
- 在主机上配置静态路由
在主机上配置动态路由是非常不切实际的，因为管理、维护成本及是否支持等诸多问题。配置静态路由就会变得十分流行，但路由器（或者说默认网关default gateway）经常成为单点故障。VRRP的目的就是为了解决静态路由单点故障问题，VRRP通过竞选election协议来动态的将路由任务交给LAN中虚拟路由器中的某台VRRP路由器。
VRRP的工作机制
在一个VRRP虚拟路由器中，有多台物理的VRRP路由器，但是这多台的物理的机器并不能同时工作，而是由一台称为MASTER负责路由工作，其它的都是BACKUP，MASTER并非一成不变的，VRRP让每个VRRP路由器参与竞选，最终获胜的就是MASTER。MASTER会拥有一些特权，比如，拥有虚拟路由器IP地址，我们的主机就是用这个IP地址作为静态路由的。拥有特权的MASTER要负责转发发送给网关地址的包和响应ARP请求。
VRRP通过竞选协议来实现虚拟路由器的功能，所有的协议报文都是通过IP多播multicast包多播地址224.0.0.18形式发送的。虚拟路由器由VRID范围0-255和一组IP地址组成，对外会表现为一个周知的MAC地址。所以，在一个虚拟路由器，不管谁会是MASTER，对外都是相同的MAC和IP（称之为VIP）客户端主机并不需要因为MASTER改变而修改自己的路由配置，对客户端来说，这种主从切换是透明的。
在一个虚拟路由器，只有作为MASTER的VRRP路由器会一直发送VRRP通告信息，BACKUP不会抢占MASTER，除非它的优先级priority更高。当MASTER不可用时（BACKUP收不到通告信息） 多台BACKUP中优先级最高的这台会被抢占为MASTER。这种抢占是非常快速的，以保证服务连续性。出于安全性的考虑，VRRP包使用加密协议进行加密。
VRRP的工作流程
- VRRP初始化
路由器启动时，如果路由器的优先级是255最高优先级，路由器拥有路由器地址，要发送VRRP通告信息，并发送广播ARP信息通告路由器IP地址对应的MAC地址为路由虚拟MAC，设置通告信息定时器准备定时发送VRRP通告信息，会转为MASTER状态；否则会进入BACKUP状态，设置定时器检查定时检查是否有收到MASTER的通告信息。
- Master主
- 设置VRRP定时通告定时器；
- 用VRRP虚拟MAC地址响应路由器IP地址的ARP请求包；
- 转发目的MAC是VRRP虚拟MAC的数据包；
- 如果是虚拟路由器IP拥有者，将接受目的地址是虚拟路由器IP的数据包，否则丢弃；
- 收到shutdown的事件时删除定时通告定时器，发送优先权级为0的通告包，转初始化状态；
- 如果定时通告定时器超时时，会发送VRRP通告信息；
- 收到VRRP通告信息时，如优先权为0，会发送VRRP通告信息；否则判断数据的优先级是否高于本机，或相等且实际IP地址大于本地实际IP，设置VRRP定时通告定时器，复位主机的超时定时器，转BACKUP状态；否则的话，丢弃该通告包；
- Backup备
- 设置主机的超时定时器；
- 不能响应针对虚拟路由器IP的ARP请求信息；
- 丢弃所有目的MAC地址是虚拟路由器MAC地址的数据包；
- 不接受目的是虚拟路由器IP的所有数据包；
- 收到shutdown的事件时删除主机超时定时器，转初始化状态；
- 主机超时定时器超时的时候，会发送VRRP通告信息，广播ARP的地址信息，转MASTER状态；
- 收到VRRP通告信息时，如优先权为0，表示进入MASTER的选举；否则判断数据的优先级是否高于本机，如果高的话承认MASTER有效，复位主机的超时定时器；否则的话，丢弃该通告包；
ARP的查询处理
当内部主机通过ARP查询虚拟路由器的IP地址对应的MAC地址时，MASTER路由器回复的MAC地址为虚拟VRRP的MAC地址，不是实际网卡的MAC地址，这样在路由器切换时让内网机器觉察不到；而在路由器重新启动时，不能主动发送本机网卡的实际MAC地址。如果虚拟路由器开启的ARP代理功能，代理的ARP回应也回应VRRP虚拟的MAC地址。
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