云网络中的floating ip是什么

用户4905581608125
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Floating IP（浮动 IP）是云网络中一个非常核心的概念，尤其在 OpenStack、阿里云、腾讯云等 IaaS 平台中广泛使用。它解决了 虚拟机（VM）无法直接从外部网络访问 的问题。

✅ 一、一句话定义

Floating IP 是一种“可动态绑定的公网 IP 地址”，用于将外部网络流量映射到私有网络中的虚拟机（VM）或服务上。

✅ 二、核心作用

问题Floating IP 的解决方案
VM 在私有网络（如 10.0.0.10），外部无法访问给 VM 绑定一个公网 IP（如 203.0.113.10）
VM 重启或故障迁移后 IP 改变Floating IP 可解绑并重新绑定到新 VM
高可用切换主备 VM 共享同一个 Floating IP，故障时漂移

🔁 本质：实现“公网可达性”与“内网实例”的解耦

✅ 三、工作原理（以 OpenStack 为例）

📌 架构图

深色版本
[ 外部网络（公网）]
        ↓
[ Floating IP: 203.0.113.10 ]
        ↓ (DNAT)
[ 路由器（Neutron Router）]
        ↓ (SNAT 反向)
[ 私有网络（10.0.0.0/24）]
        ↓
[ VM: 10.0.0.10 ]

🔧 关键机制

1. DNAT（目标地址转换）

  • 外部用户访问 203.0.113.10:22

  • 云平台路由器（如 Neutron Router）执行 DNAT：

    • 目标 IP 从 203.0.113.10 → 10.0.0.10

  • 流量进入私有网络，送达 VM

2. SNAT（源地址转换）

  • VM 回复时，源 IP 是 10.0.0.10
  • 路由器执行 SNAT，源 IP 改为 203.0.113.10
  • 外部用户看到的是“从 203.0.113.10 回复”

🔄 整个过程对 VM 透明，VM 甚至不知道自己绑定了 Floating IP

✅ 四、典型操作命令（OpenStack）

Bash
深色版本
# 1. 创建 Floating IP
openstack floating ip create public-net

# 输出：Floating IP: 203.0.113.10

# 2. 绑定到 VM（Port）
openstack server add floating ip my-vm 203.0.113.10

# 3. 解绑
openstack server remove floating ip my-vm 203.0.113.10

# 4. 删除 Floating IP
openstack floating ip delete 203.0.113.10

✅ 五、Floating IP vs 固定 IP（Fixed IP）

特性Floating IP（浮动 IP）Fixed IP（固定 IP）
网络位置公网（外部可达）私网（如 10.0.0.x）
是否可变可解绑、重绑定通常随 VM 创建固定
用途外部访问入口内部通信
NAT 类型DNAT（入向）无（或 SNAT 出向）
高可用支持漂移不支持
成本通常收费一般免费

🎯 类比：

  • Fixed IP 像你家的门牌号（幸福小区 3 栋 501）
  • Floating IP 像你的手机号，别人通过它找到你，即使你搬家（换 VM）也能联系

✅ 六、不同云厂商的叫法

云厂商名称说明
OpenStackFloating IP最原始的叫法
阿里云弹性公网 IP（EIP）支持绑定 ECS、NAT、SLB 等
腾讯云弹性公网 IP（EIP）同上
AWSElastic IP（EIP）绑定 EC2 实例或 NAT 网关
华为云弹性公网 IP支持按需绑定
AzurePublic IP Address分标准/基本 SKU

💡 虽然名称不同，但核心思想一致：可绑定的公网 IP

✅ 七、高级用法

1. 高可用（HA）漂移

Text
深色版本
主 VM: 10.0.0.10 ← 绑定 Floating IP: 203.0.113.10
故障
↓
Floating IP 解绑并绑定到备 VM: 10.0.0.20
  • 客户端无感知，连接恢复

2. 绑定到负载均衡器

  • Floating IP 绑定到 SLB/Nginx
  • 后端多个 VM 共享一个公网入口
  • 更安全、可扩展

3. NAT 网关出口 IP

  • 多个私网 VM 共享一个 Floating IP 出公网
  • 节省公网 IP 资源

✅ 八、技术实现（底层原理）

在 Neutron Router 中：

Bash
深色版本
# 查看 iptables DNAT 规则
iptables -t nat -L POSTROUTING -n -v

输出示例：

深色版本
DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            203.0.113.10         tcp dpt:22 to:10.0.0.10:22

在 OVS 中：

  • Floating IP 的绑定信息通过 ovsdb 下发
  • 流表生成 DNAT 规则

✅ 九、常见问题

问题解答
一个 VM 可以绑定多个 Floating IP 吗？可以，但通常不推荐，增加复杂性
Floating IP 会影响性能吗？有轻微 NAT 开销，但现代硬件几乎无影响
Floating IP 会丢包吗？正常不会，但 NAT 表满时可能丢包
Floating IP 可以跨可用区绑定吗？取决于云厂商，多数支持

✅ 十、面试回答模板

“Floating IP 是云网络中的一种公网 IP，用于让外部用户访问私网中的 VM。

它的核心机制是 DNAT：外部访问 Floating IP 时，云平台路由器将其映射到 VM 的私网 IP。

特点是 可动态绑定、支持漂移、实现高可用。

在 OpenStack 中叫 Floating IP，在阿里云/AWS 中叫 EIP，本质相同。

它解决了‘私网 VM 无法被外网访问’的问题，是 IaaS 的基础能力。”

✅ 总结

关键点说明
本质可绑定的公网 IP
机制DNAT + SNAT
价值外网可达、高可用、灵活管理
趋势向 EIP 演进，支持更多绑定目标（SLB、NAT、VPN）

掌握 Floating IP，就掌握了 云网络南北向流量入口 的核心设计思想。

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