名词解释: 虚拟IP(Virtual IP Address)

本文详细解释了虚拟IP地址的概念及其在代理服务器中的应用,如何通过虚拟IP实现间接连接Internet,以及虚拟IP在高可用性系统中的关键作用,包括心跳检测和VIP机制的实现方式。
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[color=red][b]VIP = Virtual IP Address[/b][/color],[color=blue]虚拟IP地址[/color][color=blue]是[/color]一个不与特定计算机或一个计算机中的网络接口卡(NIC)相连的[color=blue]IP地址[/color]。虚拟的IP地址与代理服务器的真实IP地址不同,是由代理服务器根据Internet内部客户机的多少,给定虚拟IP地址的一个范围,并按某种规定分配给每个客户机一个虚拟IP地址,这样便可实现客户机与Internet的[b]间接相连[/b]。
虚拟IP地址(VIP)数据包被发送到这个VIP地址,但是所有的数据[b]还是经过真实的网络接口[/b]。 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。
VIP主要是用来进行不同主机之间的切换,主要用在服务器的主从切换。增强网络管理,发挥出VLAN的优势,改变了网络结构,合理分配网络资源,均衡网络负载,有效降低网上广播信息,方便对用户的分组管理。
[url]http://baike.baidu.com/link?url=r6U14NPTCGvlBkaYAsa02yQQUAFikY0SeJjSl0aY5YJxuIxcmoqtVl_F2hItM-gWtyNhgtQuH_oIoOqORXaTVEheHkgQBeznhw1TZJeEQ4_[/url]
[url]http://baike.baidu.com/link?url=7m9z4Uf7yF7QVALO5vN71xTzYxbvGJ7DwmzrELEXcvDLCJzSp_8rBCF8VftJMu3jLZT5avsgYGwA2R8peR9uJa[/url]

[b]实体IP和虚拟IP[/b]
[b]实体IP:[/b] 在网络的世界里,为了要辨识每一部计算机的位置,因此有了计算机IP 位址的定义。一个IP 就好似一个门牌!例如,你要去微软的网站的话,就要去『207.46.197.101 』这个IP 位置!这些可以直接在网际网络上沟通的IP 就被称为『实体IP 』了。
[b]虚拟IP:[/b]不过,众所皆知的,IP位址仅为 xxx.xxx.xxx.xxx的资料型态,其中, xxx为 1-255间的整数,由于近来计算机的成长速度太快,实体的IP 已经有点不足了,好在早在规划IP 时就已经预留了三个网段的IP 做为内部网域的虚拟IP之用。
这三个预留的IP 分别为:
A级:10.0.0.0 - 10.255.255.255
B级:172.16.0.0 - 172.31.255.255
C级:192.168.0.0 - 192.168.255.255
上述中最常用的是192.168.0.0这一组。 不过,由于是虚拟IP,所以当您使用这些地址的时候,当然是有所限制的,限制如下:
[b]私有位址的路由信息不能对外散播[/b]使用私有位址作为来源或目的地址的封包,不能透过Internet来转送关于私有位址的参考纪录(如DNS),只能限于内部网络使用由于虚拟IP的计算机并不能直接连上 Internet,因此需要特别的功能才能上网。不过,这给我们架设IP网络做成很大的方便,比如:即使您目前的公司还没有连上Internet,但不保证将来不会啊。如 果使用公共IP的话,如果没经过注册,等到以后真正要连上网络的时候,就很可能和别人冲突了。也正如前面所分析的,到时候再重新规划IP的话,将是件非常 头痛的问题。这时候,我们可以先利用私有位址来架设网络,等到真要连上intetnet的时候,我们可以使用IP转换协定,如NAT (Network Addresss Translation)等技术,配合新注册的IP就可以了。

[b]固定 IP与 动态IP[/b]:基本上,这两个 东西是由于近来网络公司大量的成长下的产物,例如,你如果向电信申请一个商业型态的ADSL 专线,那他会给你一个固定的实体IP ,这个实体 IP就被称为『固定 IP』了。而若你是申请计时制的 ADSL,那由于你的 IP可能是由数十人共同使用,因此你每次重新开机上网时,你这部计算机的IP 都不会是固定的!于是就被称为『动态IP』或者是『浮动式IP』。基本上,这两个都是『[b]实体IP[/b]』,只是网络公司用来分配给用户的方法不同而产生不同的名称而已。
[url]http://wenku.baidu.com/link?url=6cvd875KzLDVDwLEwsPr3BjThVAG86jmYN8yvUefCGnFgcalwvBzEuHHlqWRaQGYKEOlzn_xZUF0dbJrowKQ8UH2IANMGpvfTETfGNOVBHi[/url]

[b]高可用性[/b]
高可用性HA(High Availability)指的是通过尽量缩短因日常维护操作(计划)和突发的系统崩溃(非计划)所导致的停机时间,以提高系统和应用的可用性。HA系统是目前企业防止核心计算机系统因故障停机的最有效手段。
实现HA的方式,一般采用两台机器同时完成一项功能,比如数据库服务器,平常只有一台机器对外提供服务,另一台机器作为热备,当这台机器出现故障时,自动动态切换到另一台热备的机器。
怎么实现故障检测的那?
:[color=red]心跳[/color],采用定时发送一个数据包,如果机器多长时间没响应,就认为是发生故障,自动切换到热备的机器上去。
怎么实现自动切换那?
:[color=red]VIP[/color],其实现原理主要是靠TCP/IP的ARP协议。因为ip地址只是一个逻辑 地址,在以太网中[b]MAC地址[/b]才是真正用来进行数据传输的物理地址,每台主机中都有一个ARP高速缓存,存储同一个网络内的IP地址与MAC地址的对应关 系,以太网中的主机发送数据时会先从这个缓存中查询目标IP对应的MAC地址,会向这个MAC地址发送数据。操作系统会自动维护这个缓存。这就是整个实现 的关键。
下边就是我电脑上的arp缓存的内容。
(192.168.1.219) at [color=red]00:21:5A:DB:68:E8[/color] [ether] on bond0
(192.168.1.217) at [color=red]00:21:5A:DB:68:E8[/color] [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。
大家注意红字部分,219、217的MAC地址是相同的。

再看看217宕机后的arp缓存
(192.168.1.219) at [color=red]00:21:5A:DB:7F:C2[/color] [ether] on bond0
(192.168.1.217) at 00:21:5A:DB:68:E8 [ether] on bond0
(192.168.1.218) at [color=red]00:21:5A:DB:7F:C2[/color] [ether] on bond0
这就是奥妙所在。当218 发现217宕机后会向网络发送一个ARP数据包,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。
[url]http://blog.youkuaiyun.com/whycold/article/details/11898249[/url]

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<think>首先,用户的问题是:“我想查找与虚拟IP地址相关的信息或配置方法 请问virtual_ipaddress 配置 作用 设置方法”。翻译成英文是:"I want to find information or configuration methods related to virtual IP addresses. Please explain the configuration, function, and setup methods for virtual_ipaddress." 根据系统级指令: - 所有行内数学表达式必须使用$...$格式。但在这个上下文中,可能没有数学表达式,所以我需要确保如果出现,就正确格式化。 - 独立公式必须使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如:[^1]。 用户可见层指令: - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题。 - 尽量保证回答真实可靠。 参考站内引用提供了几个片段: - 引用[1]: 描述了virtual_ipaddress块用于定义虚拟IP地址,例如192.168.0.10/24,在故障切换时由备用服务器接管。 - 引用[2]: 是一个完整的keepalived配置文件示例,包括global_defs和vrrp_instance部分,其中virtual_ipaddress设置为172.20.27.100。 - 引用[3]: 提到keepalived的virtual_ipaddress段可以绑定多个虚拟IP,并提到在CentOS中配置。 - 引用[4]: 是关于Windows Azure Virtual Network设置固定Private IP的例子。 - 引用[5]: 讨论了keepalived配置nginx集群时无法ping通虚拟IP的问题,可能由于vrrp_strict开启。 用户的问题是针对virtual_ipaddress的配置、作用和设置方法,所以我需要基于这些引用构建回答。 结构化回答: 1. **介绍虚拟IP地址的作用**:解释什么是虚拟IP地址及其在故障切换中的作用。 2. **配置方法**:提供设置virtual_ipaddress的步骤,包括在keepalived中的配置示例。 3. **常见问题**:引用[5]中提到的问题,提供解决方案。 4. **生成相关问题**:在回答末尾添加相关问题。 使用中文回答。 引用标识:在引用的段落末尾添加[^1]、[^2]等。 步骤: - 首先,解释virtual_ipaddress的作用。 - 然后,描述配置方法,包括示例代码块。 - 最后,生成相关问题。 在回答中,引用相关部分: - 对于作用,引用[1]。 - 对于配置示例,引用[2]。 - 对于多个IP,引用[3]。 - 对于问题,引用[5]。 确保回答真实可靠:基于提供的引用,这些引用似乎来自技术文档或教程。 最终回答结构: 1. 虚拟IP地址的作用。 2. virtual_ipaddress的配置方法。 3. 设置步骤和示例。 4. 常见问题及解决。 5. 相关问题。</think>### 虚拟IP地址virtual_ipaddress)的配置、作用与设置方法 虚拟IP地址Virtual IP Address, VIP)是一种在计算机网络中用于实现高可用性(High Availability, HA)的技术。它允许一个IP地址被多个服务器共享,当主服务器故障时,备用服务器能自动接管该IP地址,确保服务不间断。这在负载均衡、故障切换(Failover)和集群环境中非常常见。下面,我将逐步解释`virtual_ipaddress`的作用、配置方法和设置步骤,基于实际应用场景(如使用Keepalived工具)。回答基于可靠的技术文档和最佳实践[^1][^2][^3]。 --- ### 一、virtual_ipaddress 的作用 `virtual_ipaddress`是Keepalived配置中的一个关键块,用于定义虚拟IP地址。其主要作用包括: - **实现故障切换**:在主服务器故障时,虚拟IP会自动迁移到备用服务器上,避免服务中断。例如,在引用[1]中,虚拟IP地址`192.168.0.10/24`被配置为在故障发生时由备用服务器接管,确保服务连续性[^1]。 - **负载均衡支持**:虚拟IP可以作为前端入口,将流量分发到后端多个服务器,提高系统吞吐量。 - **简化网络管理**:客户端只需访问一个虚拟IP,而不需关心后端服务器的物理变化,这在云环境和数据中心中尤其有用(如引用[4]中Azure Virtual Network的例子)[^4]。 在数学上,虚拟IP的可用性可用可靠性模型描述:设服务器故障率为$\lambda$,则系统可用性$A$可近似为$A \approx 1 - \lambda t$(其中$t$为故障切换时间)。但实际配置中,更多依赖工具如Keepalived实现。 --- ### 二、virtual_ipaddress 的配置方法 在Keepalived中,`virtual_ipaddress`块用于指定虚拟IP地址。配置通常在`/etc/keepalived/keepalived.conf`文件中进行。以下是详细步骤和示例: #### 步骤1: 安装Keepalived 在Linux系统(如CentOS或Ubuntu)上安装Keepalived: ```bash # CentOS/RHEL sudo yum install keepalived -y # Ubuntu/Debian sudo apt-get install keepalived -y ``` #### 步骤2: 编辑配置文件 打开配置文件`/etc/keepalived/keepalived.conf`,添加`virtual_ipaddress`块。关键参数包括: - `virtual_router_id`: 虚拟路由器ID,需在集群内唯一(通常为数字)。 - `priority`: 优先级(如100为主服务器,90为备用),决定故障切换顺序。 - `interface`: 网络接口名称(如ens33)。 - `virtual_ipaddress`: 定义虚拟IP地址及其子网掩码,可绑定多个IP(如引用[3]所示)[^3]。 #### 示例配置 以下是一个完整的Keepalived配置示例,基于引用[2]。此例中,主服务器(Master)配置虚拟IP`172.20.27.100`,并支持单播通信: ```bash ! Configuration File for keepalived global_defs { notification_email { root@mylinuxops.com } notification_email_from root@mylinuxops.com smtp_server 127.0.0.1 smtp_connect_timeout 30 router_id s1.mylinuxops.com vrrp_skip_check_adv_addr #vrrp_strict # 注释此行以避免ping不通问题(见常见问题) vrrp_iptables vrrp_garp_interval 0 vrrp_gna_interval 0 } vrrp_instance VI_1 { state Master interface ens33 virtual_router_id 27 priority 100 # 主服务器优先级最高 advert_int 2 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } unicast_src_ip 172.20.27.10 # 本机IP unicast_peer { 172.20.27.11 # 备用服务器IP 172.20.27.12 # 另一个备用服务器IP } virtual_ipaddress { 172.20.27.100/24 dev ens33 label ens33:0 # 虚拟IP定义 # 可添加多个虚拟IP,如192.168.1.100/24 } } ``` **说明**: - `virtual_ipaddress`块支持多个IP地址,只需分行添加(如`192.168.1.100/24`)。 - `label ens33:0`为可选,用于在接口上添加别名,便于管理。 - 单播配置(`unicast_peer`)适用于复杂网络环境,避免多播问题[^2][^3]。 #### 步骤3: 启动服务并验证 保存配置文件后,重启Keepalived服务并检查虚拟IP: ```bash sudo systemctl restart keepalived # 重启服务 ip addr show ens33 # 查看虚拟IP是否绑定(应显示ens33:0和虚拟IP) ping 172.20.27.100 # 测试虚拟IP可达性 ``` 如果ping不通,常见原因是`vrrp_strict`开启(引用[5]),需在配置中注释掉该行[^5]。 --- ### 三、常见问题与解决 - **问题1: 无法ping通虚拟IP** 原因:配置文件开启了`vrrp_strict`(安全模式限制)。 解决:在`global_defs`块中注释掉`#vrrp_strict`,并重启服务(引用[5])[^5]。 - **问题2: 虚拟IP绑定失败** 原因:网络接口名错误或权限不足。 解决:确认`interface`参数正确(如ens33),并使用`sudo`运行服务。 - **问题3: 多服务器配置冲突** 原因:`virtual_router_id`重复或优先级设置不当。 解决:确保集群内每个服务器的`virtual_router_id`唯一,主服务器优先级最高(如100)。 在云环境(如Azure),虚拟IP可通过平台工具设置(引用[4]),但Keepalived更适用于自建集群[^4]。 --- ### 相关问题 1. 如何在Keepalived中配置多个虚拟IP地址以实现负载均衡? 2. 虚拟IP地址在故障切换过程中的具体工作流程是什么? 3. Keepalived与云服务商(如AWS或Azure)的虚拟IP方案有何区别? 如果您有具体环境(如CentOS或云平台),我可以提供更针对性的配置建议!
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