【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

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~