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VRRP:解决路由器单点故障的终极方案

VRRP的背景

        路由器单点故障导致无法正常通信;配置多个网关导致的多个网关的冲突问题

        VRRP(虚拟路由器冗余协议)

        VRRP通过将多个路由器虚拟成一个虚拟路由器组,实现网关的备份,解决多个网关的冲突问题

VRRP的概念

VRRP路由器:运行VRRP协议的路由器;VRRP是配置在路由器的接口上的,而且也是基于接口

来工作的

VRID:一个VRRP组由多台协同工作的路由器组成,使用相同的VRID(虚拟路由器标识符)进行标识

虚拟路由器:每个VRRP组虚拟成为一个虚拟路由器(逻辑设备);一个VRRP组只会产生一个虚拟路由器

虚拟IP地址和虚拟MAC地址:虚拟路由器的虚拟IP地址和虚拟MAC地址;一台虚拟路由器可以有一个或多个IP地址;虚拟MAC地址的格式是“0000-5e00-01xx”,其中xx为VRID

master路由器:在一个VRRP组中承担报文转发任务;每一个VRRP组中,只有Master路由器才会响应针对虚拟IP地址的ARP Request;Master路由器会以一定的时间间隔周期性地发送VRRP报文,以便通知同一个VRRP组中的Backup路由器关于自己的存活情况

backup路由器:备份路由器;Backup路由器将会实时侦听Master路由器发送出来的VRRP报文,它随时准备接替Master路由器的工作

priority:优先级,用于选举Master路由器和Backup路由器,取值范围0~255,值越大越优先,优先级值相等,比较接口IP地址,大的优先

VRRP报文格式

advertisement报文,基于组播发送

源IP为:master的端口IP地址;

目的IP为:224.0.0.18;                               

源MAC为:00-00-5E-00-01-XX(接口ID)虚拟路由器的MAC地址;     

目的MAC为01-00-5E-00-00-12

VRRP协议是基于IP协议的,协议类型为0X70(VRRP协议号为112)

VRRP定时器

adver_interval定时器:master路由器向backup路由器发送VRRP报文的间隔时间,默认是1秒

master_down定时器:backup路由器通过监听该定时器超时后,变成master状态                            master_down=(3*adver_interval)+Skew_time(偏移时间)                             

Skew_time=(256-priority)/256

VRRP的状态机

初始状态(initialize)

活动状态(master)

备份状态(backup)

master:

1. 定期( ADVER_INTERVAL )发送 VRRP 报文。
2. 以虚拟 MAC 地址响应对虚拟 IP 地址的 ARP 请求。
3. 转发目的 MAC 地址为虚拟 MAC 地址的 IP 报文。
4. 默认允许 ping 通虚拟 IP 地址。
5. 当多台设备同时为 Master 时,若设备收到与自己优先
级相同的报文时,会进一步比较 IP 地址的大小。如果
收到报文的源 IP 地址比自己大,则切换到 Backup 状态
,否则保持 Master 状态。
backup:
1. 接收 Master 设备发送的 VRRP 报文,判断 Master 设备
的状态是否正常。
2. 对虚拟 IP 地址的 ARP 请求,不做响应。
3. 丢弃目的 MAC 地址为虚拟 MAC 地址的 IP 报文。
4. 丢弃目的 IP 地址为虚拟 IP 地址的 IP 报文。
5. 如果收到优先级和自己相同或者比自己优先级大的报
文时,重置 MASTER_DOWN 定时器,不进一步比较
IP 地址的大小。

VRRP抢占模式

抢占模式:抢占模式是默认激活的,如果Backup路由器激活了抢占功能,那么当它发现Master路由器的优先级比自己更低时,它将立即切换至Master状态,成为新的Master路由器

非抢占模式:如果Backup路由器没有激活抢占功能,那么即使它发现Master路由器的优先级比自己更低,也只能依然保持Backup状态,直到Master路由器失效

VRRP应用

VRRP负载分担:通过创建多个虚拟路由器组,每个物理路由器在不同的VRRP组中扮演不同的角色,不同虚拟路由器的虚拟IP作为不同的内网网关地址可以实现流量转发负载分担

VRRP监视上行端口:VRRP可监视(Track)上行端口状态,当设备感知上行端口或者链路发生故障时,可主动降低VRRP优先级,从而保证上行链路正常的Backup设备能

够通过选举切换为Master状态,指导报文转发

VRRP与BFD联动:通过配置VRRP与BFD联动,当Backup设备通过BFD感知故障发生之后,不再等待Master_Down_Timer计时器超时而会在BFD检测周期结束后立即切换VRRP状态,此时可以实现毫秒级的主备切换。

VRRP与MSTP结合

VRRP配置命令

创建VRRP备份组并给备份组配置虚拟IP地址:

                (接口下)vrrp vrid virtual-router-id virtual-ip virtual-address

配置路由器在备份组中的优先级:

                vrrp vrid virtual-router-id priority priority-value

配置备份组中设备的抢占延迟时间:

                vrrp vrid virtual-router-id preempt-mode timer delay delay-value

配置VRRP备份组中设备采用非抢占模式(缺省情况下,抢占模式已被激活):

                vrrp vrid virtual-router-id preempt-mode disable

配置VRRP备份组监视上行接口:

                vrrp vrid virtual-router-id track interface interface-type interface   number [reduced value-decreased ]

开启BFD(监控下游链路):

                bfd  

                bfd bfd-id peer-ip 目的IP  source-ip 源IP  auto

配置VRRP备份组联动普通BFD会话:

                vrrp vrid virtual-router-id track bfd-session {bfd-session-id | session-name bfd-configure-name } [ reduced   value-reduced ]

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