VRRP的概念及应用场景
VRRP（虚拟路由冗余协议）概念
VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议）是一种路由容错协议，用于在多个路由器之间提供网关冗余，确保当主路由器故障时，备份路由器能无缝接管流量，保障网络的高可用性。
核心原理
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虚拟路由器（Virtual Router）：
- 多个物理路由器组成一个逻辑上的虚拟路由器（VRRP组），共享一个虚拟IP地址（VIP）和虚拟MAC地址。
- 终端设备将默认网关配置为该VIP，而非具体物理路由器的IP。
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主备选举（Master/Backup）：
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通过优先级（Priority，默认100，范围0-255）选举主路由器（Master），优先级高的获胜，优先级相同时接口IP大的为主路由器。管理员只能手动配置1-254，0表示设备停止参与VRRP备份组（比如shutdown了），255保留给ip拥有者（虚拟ip与接口ip一样）。
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在同一个VRRP组（VRID）中，同一时刻只能有一个主路由器（Master），但可以存在多个备份路由器（Backup）。
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vrid虚拟路由器标识，需要手工指定，范围1-255。
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Master周期性发送VRRP通告（Advertisement）声明存活，Backup监听。
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- VRRP协议报文格式
- 协议版本VRRPv2（常用，今适用于ipv4网络）和VRRPv3（ipv4和ipv6都适用）
- VRRP协议报文是Master路由器以组播的方式，定时发送的VRRP报文。
- 只有一种报文：Advertisement报文；目的地址是224.0.0.18（组播）进行发送。目的mac地址是01-00-5e-00-00-12,ip协议号是112。
- 虚拟路由器由LAN上唯一的Virtual Router ID标识。并具有虚MAC地址：00-00-5E-00-01-{vrid}
- 故障切换（Failover）：
- （Advertisement Interval）默认为1秒。
- 如果Backup在超时时间（默认3倍Advertisement间隔，通常3秒内未收到通告，则接管Master角色。
- 切换过程对终端透明（ARP表自动更新，backup成为master后发送免费arp报文，刷新交换机的mac地址表）。
- VRRP路由器在备份组内除Master和Backup状态外，还可能处于Initialize状态。
VRRP虚IP地址的ARP响应：
- 主路由器激活虚IP地址，同时也激活该IP对应的虚MAC地址，主机发送虚IP地址的ARP请求时，主路由器使用虚MAC进行ARP响应。
- 备份路由器不激活虚拟IP地址，也不激活虚拟MAC地址，更不进行虚IP的ARP响应，也不接收目的MAC是虚MAC的报文。
2.1 正常切换过程
Master故障：Backup检测到Master宕机（3倍Advertisement超时），升主。
新Master发送GARP：
使用虚拟MAC地址作为源MAC，广播GARP报文。
交换机收到后更新端口-MAC映射，终端更新ARP缓存。
流量无缝切换：数据包正确流向新Master。
2.2 未启用GARP的后果
二层网络问题：
如果新Master不发送GARP，交换机仍保留旧Master的MAC表项，导致流量仍发往故障设备，造成通信中断。
终端ARP缓存过期依赖：
终端可能需等待ARP缓存超时（通常几分钟）才能恢复通信。
VRRP的相关概念
左侧为物理链路，右侧为逻辑链路
VRRP跟踪接口功能
- 当Master路由器连接上行链路的接口处于Down状态时，路由器主动降低自己的优先级，使得备份组内重新选择Master，承担转发任务。
VRRP抢占（Preemption）
VRRP抢占（Preemption）是指当高优先级的路由器恢复在线后，是否立即夺回Master角色的机制。它是VRRP高可用性的关键特性之一，合理配置可避免网络震荡或业务中断。
1. 抢占的工作原理
1.1 抢占的触发条件
- 优先级比较：
当原Master故障后，Backup路由器接管。若原Master恢复且优先级高于当前Master，触发抢占。 - Preempt模式启用：
必须显式配置抢占（默认情况下，部分厂商设备可能禁用抢占）。
1.2 抢占过程
- 原Master恢复后，发送VRRP通告（Advertisement）声明自己的优先级。
- 当前Master收到通告后，比较优先级：
- 如果新优先级更高，当前Master主动降级为Backup，恢复的路由器成为Master。
- 如果优先级相同或更低，忽略抢占请求。
- 终端设备通过免费ARP（Gratuitous ARP）更新网关MAC地址。
2. 抢占的配置（以华为/思科为例）
2.1 华为设备配置
interface GigabitEthernet0/0/1 vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.254 vrrp vrid 1 priority 120 # 设置高优先级（默认100） vrrp vrid 1 preempt-mode # 启用抢占（默认开启） vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 5 # 延迟5秒抢占（避免频繁切换）
preempt-mode：启用抢占（默认开启）。timer delay：延迟抢占时间（单位：秒），防止因短暂抖动导致角色切换。
2.2 思科设备（HSRP配置）
interface GigabitEthernet0/1 standby 1 ip 192.168.1.254 standby 1 priority 110 standby 1 preempt # 启用抢占 standby 1 preempt delay minimum 5 # 延迟5秒抢占
preempt：启用抢占（HSRP默认关闭，需手动开启）。delay minimum：设置抢占延迟。
3. 抢占的应用场景
3.1 需要抢占的场景
- 主设备性能更强：
例如，Master是高性能核心路由器，Backup是备用设备，主设备恢复后应立刻接管流量。 - 业务依赖特定设备：
如防火墙或负载均衡器作为Master，需保证流量始终经过主设备。
3.2 不需要抢占的场景
- 网络稳定性优先：
如果主备设备性能相当，频繁切换可能导致业务抖动，可关闭抢占。 - 短暂故障恢复：
如主设备因端口闪断（Port Flap）短暂下线，延迟抢占可避免不必要的切换。
4. 抢占的注意事项
4.1 避免脑裂（Split-Brain）
- 心跳检测：确保Master和Backup之间的链路可靠（可结合BFD或链路检测）。
- 优先级一致性问题：
不同设备的VRRP优先级配置错误可能导致多个Master冲突。
4.2 抢占延迟（Preempt Delay）
- 作用：防止因接口抖动（如端口Up/Down）导致频繁切换。
- 推荐值：通常设置3~10秒，具体取决于网络稳定性需求。
4.3 免费ARP（Gratuitous ARP）
- 抢占成功后，新Master会发送免费ARP更新终端设备的ARP缓存，确保流量无缝切换。
5. 常见问题（FAQ）
Q1：抢占默认开启吗？
- 华为VRRP：默认开启抢占（
preempt-mode）。 - 思科HSRP：默认关闭抢占（需手动
standby 1 preempt）。
Q2：抢占会导致流量中断吗？
- 正常情况下不会：
切换过程会发送免费ARP更新终端ARP表，流量中断时间极短（毫秒级）。 - 若配置不当可能丢包：
如未启用抢占延迟，频繁切换可能导致短暂丢包。
Q3：如何验证抢占是否生效？
- 查看VRRP状态：
display vrrp [verbose] # 华为 show standby # 思科 - 模拟测试：
手动关闭Master接口，观察Backup是否接管，再恢复接口检查是否抢占。
6. 总结
| 关键点 | 说明 |
|---|---|
| 抢占的作用 | 高优先级设备恢复后重新成为Master，保证流量最优路径。 |
| 配置命令 | 华为：preempt-mode + timer delay；思科：preempt + delay minimum |
| 推荐延迟时间 | 3~10秒，避免频繁切换。 |
| 适用场景 | 主设备性能更强或业务依赖特定设备时建议启用。 |
| 不适用场景 | 主备设备性能相当或网络稳定性要求极高时可关闭抢占。 |
合理配置VRRP抢占，能在保障高可用的同时，避免不必要的网络震荡。
