VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol)
複数台のルータ(またはサーバ)で1つの仮想IPアドレス(VIP)を共有し、デフォルトゲートウェイやサービスを冗長化するプロトコル。IETFで標準化されており、現行版はIPv4/IPv6両対応のRFC 5798(VRRPv3。IPv4のみのRFC 3768を obsolete)。
仕組み
- 参加ルータには 0〜255 の priority を設定する(デフォルト100)。priorityが最も高いルータが MASTER としてVIP宛の通信を処理し、他は BACKUP としてMASTERの生存を監視する。優先度が同じ場合は主IPアドレスが大きい方が採用される。
- MASTERは一定間隔(デフォルト1秒)で VRRP Advertisement をマルチキャストアドレス
224.0.0.18(IPv4、IPプロトコル番号112)へ送信する。BACKUPはこれを受信できなくなると、自身がMASTERに昇格する。 - Advertisementが途絶えてからMASTERに昇格するまでの待ち時間は次の式で決まる。priorityが高いBACKUPほど短い時間で昇格できる。
Skew_Time = (256 - priority) / 256 × Advertisement間隔
Master_Down_Interval = 3 × Advertisement間隔 + Skew_Time
- priority=255 はVIPのアドレス所有者を示す特別な値で、設定に関わらず常にMASTERになる。priority=0 は「現在のMASTERが降りる」という通知で、これを受け取ったBACKUPは通常より短いSkew_Timeだけ待てばよいため、意図的な停止時のフェイルオーバーを高速化できる。
- 稼働中の低priority MASTERに対して、後から復帰した高priorityのBACKUPが制御を奪い返すかどうかは Preemptモード で制御する(デフォルトは奪う設定)。ただしpriority=255(アドレス所有者)はPreemptモードの設定に関わらず常に昇格する。
Linuxでの実装: keepalived
LinuxではkeepalivedがVRRPの代表的な実装。HAProxyやNginxなどのロードバランサの前段に2台以上のサーバを並べ、VIPをフェイルオーバーさせる用途でよく使われる。LVS(IPVS)によるL4ロードバランシングの死活監視と、VRRPによるルータ/サーバ冗長化の両方を兼ね備えたデーモンとして設計されている。
可視化デモ
MASTER選出・フェイルオーバー・Preemptの挙動を、実際のタイマーで動かしながら確認できるデモを作った。
https://claude.ai/code/artifact/d86922b8-5e59-49a7-b13f-8a434ac28213
lb1/lb2の2ノード構成で、リンクダウンやpriority変更がMASTER選出にどう波及するかを、VRRP AdvertisementとクライアントのVIP宛通信をアニメーションで見ながら確認できる。