通过虚拟IP实现服务高可用的原理

高可用HA(High Availability),顾名思义就是在系统因为故障或者维护的情况下,缩短影响的时间,或者甚至做到毫无影响。

常用的HA就是准备两台服务器,一主一备,平时只有一台对外服务,另外一台则作为热备,在主服务器出现问题时,自动切换到备用服务器。

那么如何检测主服务器挂了?检测到主服务器挂了之后如何切换到备用服务器?

答案:心跳检测,即定时发送心跳包,如果长时间没得到响应,就认为是发生故障,则自动切换到另外一台机器上面。

那么以上的自动切换要怎么做到呢?

答案:通过虚拟IP

虚拟IP,顾名思义就是一个未分配给真实主机的IP,也就是主机对外提供的处理真实IP还有一个虚拟IP,使用这两个IP

要理解虚拟IP,就必须要先了解以太网中IP和MAC地址的工作机制。其实,IP地址只是一个逻辑地址,在以太网中MAC地址才是真正用来进行传输的物理地址,而每台主机中都有一个ARP高级缓存,ARP缓存是用来存储同一个网络内部的IP地址和MAC地址的对应关系,以太网中的主机在向其他主机发送数据时,会先从这个缓存中查询目标IP所对应的MAC地址,拿到目标主机的MAC之后,通过该MAC地址向目标主机发送数据。目前ARP缓存手机由操作系统自动维护的。

举个例子,以下是我的机器上ARP缓存的内容:

(192.168.1.28) at d2:00:ac:a0:98:05 [ether] on bond0

(192.168.1.25) at d2:00:ac:a0:98:05 [ether] on bond0

(192.168.1.19) at 00:ff:00:d4:4b:ac [ether] on bond0

以上信息中,192.168.1.25,192.168.1.19是两台真实的主机,而目前对外提供服务的是192.168.1.25,另外一台主机192.168.1.19为热备服务器。如果此时,192.168.1.25宕机了,那么系统将会通过心跳包检测到192.168.1.25已经发生故障,此时,虚拟IP将会漂移到真实的主机192.168.1.19,那么此时ARP缓存如下:

(192.168.1.28) at 00:ff:00:d4:4b:ac [ether] on bond0

(192.168.1.25) at d2:00:ac:a0:98:05 [ether] on bond0

(192.168.1.19) at 00:ff:00:d4:4b:ac [ether] on bond0

神奇啊,当192.168.1.25挂了之后,192.168.1.19会向以太网络发送一个ARP数据包,通知所有主机192.168.1.28这个IP所对应的MAC地址是00:ff:00:d4:4b:ac,这样,所以发送到192.168.1.28的数据都会备发送到MAC地址为00:ff:00:d4:4b:ac的主机,也就是192.168.1.19,这样就实现了高可用。

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