轉(zhuǎn)載自?雙機(jī)熱備的原理

夜半驚魂

上次的文章《負(fù)載均衡的原理》中講到，張大胖在Bill的指導(dǎo)下，成功地開發(fā)了一個(gè)四層的負(fù)載均衡軟件， 把流量“均勻地”分發(fā)到了后面的幾個(gè)服務(wù)器中， 獲得了老板的1000塊錢獎(jiǎng)勵(lì)。

但是張大胖心中隱隱不安，總覺得系統(tǒng)埋著一顆定時(shí)炸彈，隨時(shí)會(huì)引爆，這個(gè)炸彈就是： ?Load Balancer 只有一臺服務(wù)器，萬一這個(gè)服務(wù)器掛掉了怎么辦？

沒有了Load Balancer這個(gè)入口，用戶的請求無法分發(fā)過來，后面的這些服務(wù)器只能干瞪眼了。

系統(tǒng)有“單點(diǎn)失敗（Single Point of Failure）”的風(fēng)險(xiǎn)就是這個(gè)意思。

有一天晚上張大胖做了一個(gè)夢，夢見這個(gè)Load Balancer在高峰期掛掉了，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，看到損失了無數(shù)的訂單， 憤怒的老板不停地向他咆哮：扣你小子半年工資。

嚇得張大胖半夜醒來，出了一身冷汗。

不想單點(diǎn)失敗該怎么辦？ 張大胖稍微思索下就能想到解決方案： 上兩臺Load Balancer ！

可問題是：客戶端究竟要訪問哪一個(gè)？

還用DNS輪詢的方式？ 那就回到最原始的問題了。

在這兩個(gè)Load Balancer之前再加一個(gè)Load Balancer？ ?那豈不又是單點(diǎn)失敗？

不，這個(gè)路子是走不通的。

張大胖準(zhǔn)備另辟蹊徑。

在客戶端看來，這兩個(gè)Load Balancer 最好是一個(gè)整體，就像一個(gè)虛擬的服務(wù)器， 這個(gè)虛擬的服務(wù)對外提供一個(gè)IP (簡稱VIP)。

兩個(gè)Load Balancer中，一個(gè)叫做Master， 另外一個(gè)可以叫做Backup?， 平時(shí)Master 負(fù)責(zé)干活， Backup待命，一旦Master掛掉， Backup 服務(wù)器立刻接管。 ?在外界看來，那個(gè)虛擬的服務(wù)器還在工作，并不知道內(nèi)部發(fā)生的“大地震”。

想到這里，張大胖激動(dòng)起來，竟然睡不著了， 干脆爬起來看郵件，寫代碼。

詳細(xì)設(shè)計(jì)

第二天，張大胖七點(diǎn)就來到了公司，想著把昨晚的方案給Bill 匯報(bào)下。

可是他來得太早了，公司空無一人。 罷了，很多細(xì)節(jié)還沒有完善，先不著急。

首先是這個(gè)虛擬的VIP ， 怎么才能實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)服務(wù)器之間的“IP漂移”呢？

張大胖曾經(jīng)記得，一個(gè)網(wǎng)卡可以設(shè)置多個(gè)地址，比如在Linux上eth0表示網(wǎng)卡1，它可以綁定一個(gè)IP， 與此同時(shí)，還可以設(shè)置一個(gè)ip alias ?或者 secondary ip 。

eth0 --> 192.168.1.10

eth0:1 ?--> 192.168.1.100

張大胖想： 我可以讓這個(gè)192.168.1.100為VIP，如果服務(wù)器是Master， 就可以把這個(gè)IP給綁定上， 如果是Backup，那就不綁定。

換句話說，通過動(dòng)態(tài)地綁定/解綁 就可以讓這個(gè)VIP在兩個(gè)服務(wù)器之間來回“漂移”了。

“IP漂移”的問題可以這么解決， 但是那個(gè)Backup 怎么知道Master 掛掉了呢？

從道理上說，很簡單，只需要讓Master不斷地給Backup發(fā)“心跳”消息即可(可以采用廣播的方式發(fā)消息)， 這個(gè)Backup(LoadBalancer2)得有個(gè)定時(shí)器， 如果在一個(gè)特定的時(shí)間（嗯，這個(gè)時(shí)間應(yīng)該可以設(shè)置）內(nèi)收不到心跳，那就認(rèn)為Master完蛋了，就需要挺身而出，擦干眼淚，繼承前任的遺志，很Happy地綁定VIP , 繼續(xù)偉大的革命事業(yè)。

可是那個(gè)之前的Master（LoadBalancer1）如果又活了呢？

LoadBalancer2 該怎么辦？革命的康莊大道還沒走幾步， 就要拱手讓出還沒捂熱乎的VIP嗎？

如果LoadBalancer1是個(gè)性能更加強(qiáng)悍的機(jī)器，同志們肯定希望由他來統(tǒng)領(lǐng)全局。

這里得定義一個(gè)策略，每個(gè)機(jī)器都得有個(gè)優(yōu)先級（一個(gè)整數(shù)），在允許搶占的情況下，誰的優(yōu)先級高，誰就是Master！

張大胖想到： 看來需要我開發(fā)一個(gè)軟件了，實(shí)現(xiàn)這些通信“協(xié)議”和策略， 這個(gè)軟件需要安裝運(yùn)行在每個(gè)Load Balancer上，讓他們組成單個(gè)虛擬的Load Balancer， 對外提供服務(wù)。

在每個(gè)Load Balancer中，狀態(tài)轉(zhuǎn)換是這樣的， 張大胖畫了一張圖：

匯報(bào)工作

到了9點(diǎn)鐘， CTO Bill 準(zhǔn)時(shí)上班， 張大胖趕忙跑去向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)昨晚和今早的思想動(dòng)態(tài)。

Bill 聽完，沉吟片刻，說道：“這個(gè)主意不錯(cuò)，我支持！ 可是。。。。。。”

張大胖立刻緊張起來， 自己想得挺完善的啊，難道還有問題？

只聽Bill 說道：“你可以讓那個(gè)IP地址在兩個(gè)主機(jī)之間漂移，實(shí)現(xiàn)主備切換， 但是MAC地址怎么辦？ ”

張大胖說：“MAC地址 ? 關(guān)MAC地址什么事？ ”

啊 ！ 他突然明白了，確實(shí)是忽略了， IP包是被封裝在以太網(wǎng)幀中發(fā)送的，其中需要MAC地址。

在發(fā)送第一個(gè)請求的時(shí)候，客戶端（確切說是直接向Load Balancer發(fā)數(shù)據(jù)的那個(gè)機(jī)器）先是知道了VIP（如：192.168.1.100）， 接下來它需要知道這個(gè)VIP的MAC地址，這樣才能發(fā)送數(shù)據(jù)。

為了拿到MAC地址，它需要發(fā)起ARP查詢： 這個(gè)VIP（192.168.1.100)的 MAC的地址是什么？

如果Load Balancer 1是Master ，就會(huì)回復(fù)： 是23:39:8D:9C:0A:33 ?（記為 MAC1）

這時(shí)候客戶端就會(huì)緩存，記下來。

然后Load Balancer 1 掛掉， Load Balancer 2 成為 Master。

此時(shí)客戶端如果再次發(fā)送數(shù)據(jù)，還會(huì)往MAC1去放送，于是就出錯(cuò)了。

想通了這一層， 張大胖犯了愁， 這可怎么辦？

Bill 提醒道：“你不是有個(gè)虛擬的IP地址嗎？ 是不是也可以搞一個(gè)虛擬的MAC地址啊！”

張大胖如夢方醒： “對對， 無論是哪個(gè)機(jī)器成為Master， 每次響應(yīng)ARP請求的時(shí)候，都返回這個(gè)虛擬的MAC地址。這樣客戶端面對的MAC地址就唯一了。”

看來虛擬IP + 虛擬的MAC 地址才能完整地解決問題！

申請機(jī)器

張大胖把軟件開發(fā)出來了，小心翼翼地向摳門的老板去申請機(jī)器，老板看了方案，提了一個(gè)讓張大胖大跌眼鏡的問題： “你這里整了兩個(gè)Load Balancer服務(wù)器， 但是平時(shí)只用一個(gè)，另外一個(gè)一直空閑，是不是極大的浪費(fèi)啊？”

怎么辦？張大胖撓了撓頭，犯難了。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的双机热备的原理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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