IP位址漂移的實現與原理

2021-09-07 05:54:40 字數 1983 閱讀 5631

當前備份軟體比較流行,其中用到的關鍵技術是ip 位址漂移, 實際上ip位址漂移技術是利用共享的「虛擬」ip位址,當本地進行節點切換與路由切換,使另一端的傳送和收方端沒有感覺到本地節點位址有變化,保證了通訊的連續性,起到斷點保護的功效。 

舉例說明:假設最簡單的主從方式、單網絡卡的情況下,雙機系統要占用3個網路位址。主機一位址為200.10.20.1,主機二的位址為200.10.20.2, 同時,還應該有乙個「虛擬」ip位址,該位址為工作ip位址,用來做「漂移」,即工作位址為200.10.20.3。 在分配ip位址時,要分清工作ip位址和主機自有位址。正常情況下,工作主機的自有位址是被工作位址取代的(若主機一在工作,主機一的位址由200.10.10.1變為200.10.10.3)。在發生主機切換的情況下,主機一的位址恢復為200.10.10.1,而主機二的位址會由200.10.10.2變為200.10.10.3,這就是我們所說的位址漂移。 

採用位址漂移技術, 利用虛擬ip位址來繫結主伺服器,可有效解決不能利用組播的情況下多台伺服器集群之間的資訊互動問題。此方法具有一定的代表性,在很多行業可以採用雙機集群方式廣泛應用於工業控制、重要事件的備份。兩台中心伺服器通過網路構成一套高可靠性雙機熱備份系統,同步工作、互為備份,當主機發生故障時,自動切換到備機工作,系統不間斷執行。而位址漂移技術是當其中一台主機有故障時,另一主機接管故障主機的網路ip位址,使網路仍能正常執行。 

通常系統採用雙機熱備軟體或雙活技術,具有負載均衡功能,將資訊處理、資料庫記錄、程序監控等各項功能在兩台伺服器間進行動態分配,主伺服器主要負責完成資訊處理、程序監控等,備用伺服器完成資料庫的記錄工作。當主伺服器發生故障後,能夠進行檢測並告警,自動將主伺服器上的資訊處理和程序監控等應用轉移到備用伺服器上繼續處理,備用伺服器切換為主伺服器,先前的資料庫記錄應用仍然保留。雙伺服器主要用來工業控制資料採集或scada系統的資料通訊與處理。 

一般情形下,雙伺服器都有各自的ip位址,如果選擇其中一台伺服器ip位址進行通訊,當此伺服器出故障將無法接收資訊時,這就為通訊之間採用哪乙個ip位址來交換資訊造成選擇困難。解決多台伺服器集群間資訊互動的辦法有三個: 一是採用組播,該方法最簡單。只要將兩台計算機加入乙個組播位址,則傳送方將目的位址設定為此組播的ip位址即可,雙伺服器都能夠收到包文,但對於雙向系統而言,在應用層要解決的問題比較多,人為地將系統複雜化,簡單的應用可以採用,但複雜的情形下此方法不可行。二是採用乙份資料分別多次傳遞相應的多台伺服器,雖然這樣能夠保證多台伺服器均能夠收到資料,但是對網路的占用時間、資料的同步性和實時性帶來了新的問題,如果在傳輸資料量大時,造成頻寬浪費,通道無法承受。  三是採用位址漂移技術,假設兩地a節點與b節點要進行通訊業務,每個節點有三颱伺服器做集群,先給a節點與b節點分配相應的虛擬ip 位址a和b,兩地a、b之間傳遞資料採用a和b位址,a節點的

主伺服器與a位址繫結,b節點的主伺服器與b位址繫結。同時在主伺服器啟動乙個三通程序,所謂三通程序是指此程序負責接收資訊,然後將收到的資訊分別**到集群內兩台伺服器。主伺服器收到資料後,送往區域網內主伺服器和備伺服器的接收程序。當主機切換為備機時,此伺服器解除安裝此虛擬ip位址,切換為主機的伺服器載入虛擬ip位址,並啟用三通程序 負責接收和分發資料。虛擬ip位址在主備伺服器之間漂移,也稱之為位址漂移技術,目前很多集群軟體也採用此技術來解決集群內多台計算機只有惟一ip位址的問題。 

技術實現位址漂移需要涉及一些關鍵技術。 

當主機載入虛擬ip位址後,必須利用arp協議包通知路由器,告訴路由器虛擬ip位址在哪台主機上,這樣當路由器收到目的位址為虛擬ip時,會自動將資料報傳遞給主用計算機。  有兩種方式可產生arp 資料報: 一是通過程式生成arp資料報,並由鏈路層介面傳送給路由器,這需要對網路程式設計、特別是鏈路層程式設計有一定經驗的技術人員才可以實現。二是利用arp命令,在程式中執行system(「arp」)即可,將本計算機的arp表傳送給區域網內的路由器。  

路由器收到arp資料報後,將mac位址和ip位址的配對更新,當路由器接收到資料後,根據arp表來尋找虛擬ip位址所在計算機的mac位址,重新指定路由。 

建立三通程序,負責接收資料,並將接收的資料分發給備份伺服器。通常將三通程序作為系統守侯程序,這樣它隨著作業系統的啟動而自動執行,增強其可靠性。

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