1.虛擬IP
在 TCP/IP 的架構下，所有想上網的電腦，不論是用何種方式連上網路，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台主機。
虛擬IP一般用作達到HA(High Availability)的目的,比如讓所有項目中數據庫鏈接一項配置的都是這個虛IP，當主服務器發生故障無法對外提供服務時，動態將這個虛IP切換到備用服務器。
2.虛擬IP原理
ARP是地址解析協議，它的作用很簡單，將一個IP地址轉換為MAC地址，然后給傳輸層使用。
每台主機中都有一個ARP高速緩存，存儲同一個網絡內的IP地址與MAC地址的對應關 系，以太網中的主機發送數據時會先從這個緩存中查詢目標IP對應的MAC地址，會向這個MAC地址發送數據。操作系統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作為對外服務的主服務器(比如數據庫主庫)，B作為備份機器，兩台服務器之間的通信是通過 Heartbeat，即主服務器會定時的給備份服務器發送數據包，告知主服務器服務正常，當備份服務器在規定時間內沒有收到主服務器的 Heartbeat，就會認為主服務器宕機，則備份服務器就會升級為主服務器。假設物理機A的ARP緩存如下：
另外物理機器B(IP是192.168.192.40)的ARP緩存如下：
當機器B通過BeatHeart得知機器A對外服務質量低於預期的時候(比如發生故障，服務無響應)，會將自己的ARP緩存發送出去，讓路由器修改 路由表，告知虛擬地址應該指向我(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會變成主服務器，而A降級為 備份服務器。這就完成了主從機器的自動切換，這一切對外界是透明的。
用LVS來分析過程
1、VIP（virtual ip）：用來提供virtual server服務的ip地址。分別綁定在Director一個物理網卡上（對外接收請求包）和RS的回環設備上（回環設備需要綁定兩個ip，一個是127.0.0.1，另一個就是vip）。
2、DIP（director ip）：與vip綁定在一個物理網卡上，用來轉發請求包到RS的RIP對應的mac上，此設備可以通過arp請求獲取RIP對應的mac地址。
3、RIP（real server ip）：綁定在RS上的一個物理網卡上，用來接收從Directory轉發過來的請求包。
虛IP。何為虛IP那，就是一個未分配給真實主機的IP，也就是說對外提供數據庫服務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台主機，所有項目中數據庫鏈接一項配置的都是這個虛IP，當服務器發生故障無法對外提供服務時，動態將這個虛IP切換到備用主機。
開始我也不明白這是怎么實現的，以為是軟件動態改IP地址，其實不是這樣，其實現原理主要是靠TCP/IP的ARP協議。因為ip地址只是一個邏輯 地址，在以太網中MAC地址才是真正用來進行數據傳輸的物理地址，每台主機中都有一個ARP高速緩存，存儲同一個網絡內的IP地址與MAC地址的對應關 系，以太網中的主機發送數據時會先從這個緩存中查詢目標IP對應的MAC地址，會向這個MAC地址發送數據。操作系統會自動維護這個緩存。這就是整個實現 的關鍵。
下邊就是我電腦上的arp緩存的內容。
(192.168.1.219) at 00:21:5A:DB:68:E8 [ether] on bond0
(192.168.1.217) at 00:21:5A:DB:68:E8 [ether] on bond0
(192.168.1.218) at 00:21:5A:DB:7F:C2 [ether] on bond0
192.168.1.217、192.168.1.218是兩台真實的電腦，
192.168.1.217 （主）為對外提供數據庫服務的主機。
192.168.1.218 （備）為熱備的機器。
192.168.1.219為虛IP。
大家注意紅字部分，219、217的MAC地址是相同的。
再看看那217宕機后的arp緩存
(192.168.1.219) at 00:21:5A:DB:7F:C2 [ether] on bond0
(192.168.1.217) at 00:21:5A:DB:68:E8 [ether] on bond0
(192.168.1.218) at 00:21:5A:DB:7F:C2 [ether] on bond0
這就是奧妙所在。當218 發現217宕機后會向網絡發送一個ARP數據包，告訴所有主機192.168.1.219這個IP對應的MAC地址是00:21:5A:DB:7F:C2，這樣所有發送到219的數據包都會發送到mac地址為00:21:5A:DB:7F:C2的機器，也就是218的機器。
實例設置虛ip漂移
我們可以通過 Keepalived 來實現這個過程。 Keepalived 是一個基於 VRRP 協議（Virtual Router Redundancy Protocol，即虛擬路由冗余協議）來實現的LVS（負載均衡器）服務高可用方案，可以利用其來避免單點故障。
一個 LVS 服務會有2台服務器運行 Keepalived，一台為主服務器（MASTER），另一台為備份服務器（BACKUP），但是對外表現為一個虛擬IP，主服務器會發送特定的消息給備份服務器，當備份服務器收不到這個消息的時候，即主服務器宕機的時候，備份服務器就會接管虛擬IP，這時就需要根據 VRRP 的優先級來選舉一個 backup 當 master，保證路由器的高可用，繼續提供服務，從而保證了高可用性。
先來准備兩台機器，IP地址如下：
lc1: 172.24.8.101
lc7: 172.24.8.107
我們現在要實現添加一個虛IP：172.24.8.150，當 lc1 機器正常時，172.24.8.150 指向 lc1，當 lc1 出現故障時指向 lc7。
此時通過 ping 可以看到 172.24.8.150 是無法 ping 通的。
在這兩台機器上分別安裝 Keepalived
$ sudo yum install -y keepalived
配置 Keepalived
lc1 的配置
$ cat keepalived.conf
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface enp7s0f0
virtual_router_id 51
priority 101
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 123456
}
virtual_ipaddress {
172.24.8.150
}
}
lc7 的配置
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface enp7s0f0
virtual_router_id 51
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 123456
}
virtual_ipaddress {
172.24.8.150
}
}
啟動 lc1 和 lc7 上的 Keepalived 服務
sudo systemctl restart keepalived.service
將 Keepalived 加入開機啟動項
sudo systemctl enable keepalived.service
測試
通過 ping 172.24.8.150 發現已經可以通了。
查看 lc1 的 IP信息
$ ip addr show enp7s0f0
2: enp7s0f0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000
link/ether 6c:92:bf:0d:09:47 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.24.8.101/24 brd 172.24.8.255 scope global enp7s0f0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 172.24.8.150/32 scope global enp7s0f0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::6e92:bfff:fe0d:947/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
其中可以看到 inet 172.24.8.150/32 scope global enp7s0f0，說明現在 lc1 是作為虛擬IP的 master 來運行的。
查看 lc7 的 IP信息
$ ip addr show enp7s0f0
2: enp7s0f0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000
link/ether 6c:92:bf:0d:21:49 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.24.8.107/24 brd 172.24.8.255 scope global enp7s0f0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::6e92:bfff:fe0d:2149/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
此時 lc7 中沒有虛擬IP 的信息。
驗證 Failover
我們手動停止 lc1 上的 Keepalived 服務：
sudo systemctl stop keepalived.service
此時 lc1 的 IP信息為：
$ ip addr show enp7s0f0
2: enp7s0f0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000
link/ether 6c:92:bf:0d:09:47 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.24.8.101/24 brd 172.24.8.255 scope global enp7s0f0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::6e92:bfff:fe0d:947/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
可以看到 lc1 已經不在有 虛擬IP 的信息了。
查看 lc7 的 IP信息：
ip addr show enp7s0f0
2: enp7s0f0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000
link/ether 6c:92:bf:0d:21:49 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.24.8.107/24 brd 172.24.8.255 scope global enp7s0f0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 172.24.8.150/32 scope global enp7s0f0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::6e92:bfff:fe0d:2149/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
可以看到 lc7 的 IP信息中 已經有虛擬IP 172.24.8.150 的信息了。
此時如果再把 lc1 上的 Keepalived 啟動，可以看到 虛擬IP 又重新綁定到了 lc1 上。