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。