2023年11月27日发(作者：)
什么是VIP？什么是IP漂移？
IP地址和MAC地址
在 TCP/IP 的架构下，所有想上⽹的电脑，不论是⽤何种⽅式连上⽹路，都必须要有⼀个唯⼀的 IP-address。事实上IP地址是主机硬件地址的⼀种抽象，简单的
说，MAC地址是物理地址，IP地址是逻辑地址。
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IP地址逻辑地址
MAC地址物理地址
什么是虚拟IP
虚拟IP地址() 是⼀个不与特定或⼀个计算机中的卡()相连的。数据包被发送到这个VIP地址，但是所有的数据还是经过真实的⽹络接⼝。VIPs⼤部分⽤于连接冗
余；⼀个VIP地址也可能在⼀台计算机或NIC发⽣故障时可⽤，交由另⼀个可选计算机或NIC响应连接。虚拟IP地址的例⼦如：⼀个Loopback(⽆电路IP地址)作为
不与在主机或路由器中任何⼀个特定接⼝(或电路)相关的IP地址。
虚拟IP就是⼀个未分配给真实主机的IP，也就是说对外提供服务器的主机除了有⼀个真实IP外还有⼀个虚IP，使⽤这两个IP中的任意⼀个都可以连接到这台主
机。
MAC地址 00:21:5A:DB:68:E8
- 真实IP 192.168.1.217
- 虚拟IP 192.168.1.219
虚拟IP可以⽤来做什么？可以解决什么问题？
⼀般可以⽤来做HA(High Availability)，⽐如数据库服务器的URL可以使⽤⼀个虚拟IP，当主服务器发⽣故障⽆法对外提供服务时，动态将这个虚IP切换到备⽤服
务器。即实现服务器热备，故障⾃动切换。
1、客户端访问数据库虚拟IP
2、通过ARP缓存，找到对应的MAC地址
3、访问真实服务器
1、真实服务器A宕机
2、真实服务器B没有收到真实服务器A的⼼跳包
3、真实服务器B将虚拟IP绑定到⾃⼰的MAC地址，并发送这个ARP包给路由器
4、路由器接收到后更新ARP缓存
5、接着有请求虚拟IP的请求过来，都会被转发到真实服务器B
什么是ARP协议
地址解析协议（英语：Address Resolution Protocol，缩写：ARP）是⼀个通过解析地址来找寻地址的，它在中极其重要。
ARP是通过来定位。
在协议中规定，同⼀局域⽹中的⼀台主机要和另⼀台主机进⾏直接通信，必须要知道⽬标主机的MAC地址。⽽在协议中，⽹络层和传输层只关⼼⽬标主机的IP
地址。这就导致在以太⽹中使⽤IP协议时，数据链路层的以太⽹协议接到上层IP协议提供的数据中，只包含⽬的主机的IP地址。于是需要⼀种⽅法，根据⽬的主
机的IP地址，获得其。这就是ARP协议要做的事情。所谓地址解析（address resolution）就是主机在发送帧前将⽬标IP地址转换成⽬标MAC地址的过程。
另外，当发送主机和⽬的主机不在同⼀个中时，即便知道对⽅的MAC地址，两者也不能直接通信，必须经过转发才可以。所以此时，发送主机通过ARP协议获
得的将不是⽬的主机的真实MAC地址，⽽是⼀台可以通往局域⽹外的路由器的MAC地址。于是此后发送主机发往⽬的主机的所有帧，都将发往该路由器，通过
它向外发送。这种情况称为委托ARP或ARP代理（ARP Proxy）。
在中不使⽤ARP，实际上在点对点⽹络中也不使⽤MAC地址，因为在此类⽹络中分别已经获取了对端的IP地址。
在每台安装有的电脑或路由器⾥都有⼀个ARP缓存表，表⾥的IP地址与MAC地址是⼀对应的。
主机名称IP地址MAC地址
A192.168.38.1000-AA-00-62-D2-02
B192.168.38.1100-BB-00-62-C2-02
C192.168.38.1200-CC-00-62-C2-02
D192.168.38.1300-DD-00-62-C2-02
E192.168.38.1400-EE-00-62-C2-02
.........
ARP协议⼯作原理
以主机A（192.168.38.10）向主机B（192.168.38.11）发送数据为例。
1.当发送数据时，主机A会在⾃⼰的ARP缓存表中寻找是否有⽬标IP地址。如果找到就知道⽬标MAC地址为（00-BB-00-62-C2-02），直接把⽬标MAC地址写⼊
⾥⾯发送就可。
2.如果在ARP缓存表中没有找到相对应的IP地址，主机A就会在⽹络上发送⼀个⼴播（ARP request），⽬标MAC地址是“”，这表⽰向同⼀
⽹段内的所有主机发出这样的询问：“192.168.38.11的是什么？”
3.⽹络上其他主机并不响应ARP询问，只有主机B接收到这个帧时，才向主机A做出这样的回应（ARP response）：“192.168.38.11的MAC地址是00-BB-00-62-
C2-02”，此回应以单播⽅式。这样，主机A就知道主机B的MAC地址，它就可以向主机B发送信息。同时它还更新⾃⼰的ARP⾼速缓存（ARP cache），下次再
向主机B发送信息时，直接从ARP缓存表⾥查找就可。
ARP缓存表采⽤⽼化机制，在⼀段时间内如果表中的某⼀⾏没有使⽤，就会被删除，这样可减少缓存表的长度，加快查询速度。
虚拟IP原理
虚拟IP的实现主要是靠 TCP/IP 的 ARP 协议。
因为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数据传输的物理地址。
以太⽹中的主机发送数据时会先从本地ARP缓存中查询⽬标 IP 对应的 MAC 地址，会向这个 MAC 地址发送数据。
操作系统或路由器会⾃动维护这个缓存。
在Linux下可以使⽤arp命令操作ARP⾼速缓存。
⽐如下⾯这个 ARP 缓存⽰例：
(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
其中，192.168.1.217、192.168.1.218 是两台真实的电脑，192.168.1.217 为对外提供数据库服务的主机，192.168.1.218 为热备的机器，192.168.1.219 为虚
IP，注意219、217的 MAC 地址是相同的。
当主服务器217⼀段时间没有发送HeartBeat数据包给备份服务器218，备份服务器218规定时间内没有收到217的HeartBeat数据包。（啰嗦⼀下）
这时备份服务器218 认为217 宕机。备份服务器218后会向⽹络发送⼀个 ARP 数据包，让路由器修改路由表，告诉所有主机 192.168.1.219 这个IP对应的MAC
地址是 00:21:5A:DB:7F:C2，这样所有发送到 219 的数据包都会发送到 MAC 地址为 00:21:5A:DB:7F:C2 的机器，也就是 218 的机器。
配置和删除虚拟IP
假如主机有⼀个⽹卡 eth1，其对应⼀个IP为 192.168.1.217，现对其设置⼀个虚拟IP 192.168.1.219：
ifconfig eth1:1 192.168.1.219 netmask 255.255.255.0
删除该虚拟IP：
ip addr del 192.168.1.219 dev eth1
不过在⽹络运维中，更常见的是使⽤ keepalived 配置虚拟ip（vip）实现双机热备以及⾃动切换主备
如何查看本地操作系统上的ARP缓存
MacOS
arp -nla
Linux
arp -nv
Windows
arp -a
总结
虚拟IP是未分配给真实主机的IP，是IP的⼀种。
结合ARP协议、⼼跳检测机制、⼴播ARP数据包，修改ARP缓存中IP和MAC地址的对应关系，实现IP漂移，服务器⾃动切换
参考
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