目錄 Linux運維工程師面試題（3）1 LVS 的工作模式有幾種，分別是什麼2 LVS 由哪幾部分組成3 LVS 相關的術語有哪些4 LVS 集群的負載調度演算法有哪些5 使用LVS 可不可以把iptables給禁用刪除6 haproxy 調度演算法有哪些7 nginx 實現負載均衡的分發策略有那些8... ...

Linux運維工程師面試題（3）

Linux運維工程師面試題（3）

祝各位小伙伴們早日找到自己心儀的工作。
持續學習才不會被淘汰。
地球不爆炸，我們不放假。
機會總是留給有有準備的人的。
加油，打工人！

1 LVS 的工作模式有幾種，分別是什麼

三種：

NAT 模式：修改請求報文的目標IP，多目標IP的DNAT
DR 模式（預設模式）：操縱封裝新的MAC地址
TUN 模式：在原請求IP報文之外新加—個IP首部

2 LVS 由哪幾部分組成

LVS 由 2 部分程式組成，包括 ipvs 和 ipvsadm。

ipvs (ip virtual server)：一段代碼工作在內核空間，叫ipvs，是真正生效實現調度的代碼；
ipvsadm：另外一段是工作在用戶空間，叫ipvsadm，負責為ipvs內核框架編寫規則，定義誰是集群服務，而誰是後端真實的伺服器（Real Server）。

3 LVS 相關的術語有哪些

DS：Director Server，指的是前端負載均衡器節點。
RS：Real Server，後端真實的工作伺服器。
VIP：Virtual IP，向外部直接面向用戶請求，作為用戶請求的目標的IP地址。
DIP：Director Server IP，主要用於和內部主機通訊的IP地址。
RIP：Real Server IP，後端伺服器的IP地址。
CIP：Client IP，訪問客戶端的IP地址。

4 LVS 集群的負載調度演算法有哪些

輪叫（輪詢、輪流）調度（Round-Robin Scheduling）rr
加權輪叫（輪詢）調度（Weighted Round-Robin Scheduling）wrr
最小連接調度（Least-Connection Scheduling）lc
加權最小連接調度（Weighted Least-Connection Scheduling）wlc（預設調度演算法）
基於局部性的最少鏈接（Locality-Based Least Connections Scheduling）lblc
帶複製的基於局部性最少鏈接（Locality-Based Least Connections with Replication Scheduling）lblcr
目標地址散列調度（Destination Hashing Scheduling）dh
源地址散列調度（Source Hashing Scheduling）sh

5 使用LVS 可不可以把iptables給禁用刪除

可以，禁用iptables並不會影響LVS的使用。LVS是在Linux內核層面實現的負載均衡技術，其底層並不依賴於iptables進行流量轉發。LVS使用IP隧道或網路地址轉換（NAT）等技術將來自客戶端的流量轉發到後端伺服器上，而不依賴於iptables規則。

6 haproxy 調度演算法有哪些

tcp代表四層負載，http代表七層負載。

靜態演算法：

static-rr-------->tcp/http：基於權重的輪詢調度，不支持運行時利用socat進行權重的動態調整(只支持0和1，不支持其它值及後端伺服器慢啟動，其後端主機數量沒有限制，相當於LVS中的wrr。
first------------->tcp/http：根據伺服器在列表中的位置，自上而下進行調度，但是其只會當第一臺伺服器的連接數達到上限，新請求才會分配給下一臺服務，因此會忽略伺服器的權重設置，此方式使用較少。不支持用socat進行動態修改權重，可以設置0和1，可以設置其它值但無效。

動態演算法：

roundrobin------->tcp/http：基於權重的輪詢動態調度演算法，支持權重的運行時調整，不同於lvs中的rr輪訓模式，haproxy中的roundrobin支持慢啟動(新加的伺服器會逐漸增加轉發數)，其每個後端backend中最多支持4095個real server，支持對real server權重動態調整，roundrobin為預設調度演算法，此演算法使用廣泛。
leastconn--------->tcp/http：加權的最少連接的動態，支持權重的運行時調整和慢啟動，即：根據當前連接最少的後端伺服器而非權重進行優先調度(新客戶端連接)，比較適合長連接的場景使用，比如：MySQL等場景。
random------------>tcp/http：在1.9版本開始增加random的負載平衡演算法，其基於隨機數作為一致性hash的key，隨機負載平衡對於大型伺服器場或經常添加或刪除伺服器非常有用，支持weight的動態調整，weight較大的主機有更大概率獲取新請求。

其他演算法：以下靜態和動態取決於hash_type是否consistent

source---------->tcp/http：源地址hash，基於用戶源地址hash並將請求轉發到後端伺服器，後續同一個源地址請求將被轉發至同一個後端web伺服器。此方式當後端伺服器數據量發生變化時，會導致很多用戶的請求轉發至新的後端伺服器，預設為靜態方式，但是可以通過hash-type支持的選項更改。
這個演算法一般是在不插入Cookie的TCP模式下使用，也可給拒絕會話cookie的客戶提供最好的會話粘性，適用於session會話保持但不支持cookie和緩存的場景。
源地址有兩種轉發客戶端請求到後端伺服器的伺服器選取計算方式，分別是取模法和一致性hash。
uri--------------->http：基於對用戶請求的URI的左半部分或整個uri做hash，再將hash結果對總權重進行取模後，根據最終結果將請求轉發到後端指定伺服器，適用於後端是緩存伺服器場景，預設是靜態演算法，也可以通過hash-type指定map-based和consistent，來定義使用取模法還是一致性hash。
url_param---->http：url_param對用戶請求的url中的params部分中的一個參數key對應的value值作hash計算，並由伺服器總權重相除以後派發至某挑出的伺服器；通常用於追蹤用戶，以確保來自同一個用戶的請求始終發往同一個real server，如果無沒key，將按roundrobin演算法。
hdr-------------->http：針對用戶每個http頭部(header)請求中的指定信息做hash，此處由name指定的http首部將會被取出並做hash計算，然後由伺服器總權重取模以後派發至某挑出的伺服器，如果無有效值，則會使用預設的輪詢調度。
rdp-cookie---->tcp：rdp-cookie 對windows遠程桌面的負載，使用cookie保持會話，預設是靜態，也可以通過hash-type指定map-based和consistent，來定義使用取模法還是—致性hash。

各演算法使用場景

first		# 使用較少

static-rr	# 做了session共用的web集群
roundrobin
random

leastconn	# 資料庫
source		# 基於客戶端公網IP的會話保持

uri--------->http	# 緩存伺服器，CDN服務商，藍汛、百度、阿裡雲、騰訊
url_param--->http	# 可以實現session保持

hdr			# 基於客戶端請求報文頭部做下一步處理
rdp-cookie	# 基於windows主機,很少使用

7 nginx 實現負載均衡的分發策略有那些

輪詢（預設）：每個請求按時間順序逐一分配到不同的後端伺服器，如果後端某個伺服器宕機，能自動剔除故障系統。
權重 weight：weight 的值越大，被訪問概率越高，主要用於後端每台伺服器性能不均衡的情況下。其次是為在主從的情況下設置不同的權值，達到合理有效的地利用主機資源。
ip_hash（IP綁定）：每個請求按訪問IP的哈希結果分配，使來自同一個IP的訪客固定訪問一臺後端伺服器，並且可以有效解決動態網頁存在的session共用問題
url_hash（第三方插件）：必須安裝Nginx的hash軟體包，按訪問url的hash結果來分配請求，使每個url定向到同一個後端伺服器，可以進一步提高後端緩存伺服器的效率。
fair（第三方插件）：必須安裝upstream_fair模塊。對比 weight、ip_hash更加智能的負載均衡演算法，fair演算法可以根據頁面大小和載入時間長短智能地進行負載均衡，響應時間短的優先分配。

8 四層負載和七層負載的區別

四層：IP+PORT轉發
七層：協議+內容交換

四層負載：

在四層負載設備中，把client發送的報文目標地址(原來是負載均衡設備的IP地址)，根據均衡設備設置的選擇web伺服器的規則選擇對應的web伺服器IP地址，這樣client就可以直接跟此伺服器建立TCP連接併發送數據，而四層負載自身不參與建立連接，而和LVS不同，haproxy是偽四層負載均衡，因為haproxy需要分別和前端客戶端及後端伺服器建立連接。

七層負載：

七層負載均衡伺服器起了一個反向代理伺服器的作用，伺服器建立一次TCP連接要三次握手，而client要訪問Web Server要先與七層負載設備進行三次握手後建立TCP連接，把要訪問的報文信息發送給七層負載均衡；然後七層負載均衡再根據設置的均衡規則選擇特定的Web Server，然後通過三次握手與此台Web Server建立TCP連接，然後Web Server把需要的數據發送給七層負載均衡設備，負載均衡設備再把數據發送給client；所以，七層負載均衡設備起到了代理伺服器的作用，七層代理需要和Client和後端伺服器分別建立連接。

簡單說：4層是修改用戶請求的目標路由直接轉發到伺服器；7層是把用戶的報文拆分開，由負載均衡替代用戶發送到服務端。同樣的返回報文的時候先發給負載均衡器，然後負載均衡修改報文後再發給用戶。所以我們看到的日誌的用戶ip是負載均衡器的ip地址，因此需要做ip透傳x-forward。

9 負載均衡的作用有哪些

轉發功能：按照一定的演算法【權重、輪詢】，將客戶端請求轉發到不同應用伺服器上，減輕單個伺服器壓力，提高系統併發量。
故障移除：通過心跳檢測的方式，判斷應用伺服器當前是否可以正常工作，如果伺服器期宕掉，自動將請求發送到其他應用伺服器。
恢復添加：如檢測到發生故障的應用伺服器恢復工作，自動將其添加到處理用戶請求隊伍中。

10 LVS、HAProxy、Nginx三款負載均衡的優缺點及區別

LVS 的優點：

抗負載能力強、工作在第4層僅作分發之用，沒有流量的產生，這個特點也決定了它在負載均衡軟體里的性能最強的；無流量，同時保證了均衡器IO的性能不會受到大流量的影響；
工作穩定，自身有完整的雙機熱備方案，如LVS+Keepalived和LVS+Heartbeat；
應用範圍比較廣，可以對所有應用做負載均衡；
配置性比較低，這是一個缺點也是一個優點，因為沒有可太多配置的東西，所以並不需要太多接觸，大大減少了人為出錯的幾率；

LVS的缺點：

軟體本身不支持正則處理，不能做動靜分離，這就凸顯了Nginx/HAProxy+Keepalived的優勢。
如果網站應用比較龐大，LVS/DR+Keepalived就比較複雜了，特別是後面有Windows Server應用的機器，實施及配置還有維護過程就比較麻煩，相對而言，Nginx/HAProxy+Keepalived就簡單多了。

Nginx的優點：

工作在OSI第7層，可以針對http應用做一些分流的策略。比如針對功能變數名稱、目錄結構。它的正則比HAProxy更為強大和靈活；
Nginx對網路的依賴非常小，理論上能ping通就就能進行負載功能，這個也是它的優勢所在；
Nginx安裝和配置比較簡單，測試起來比較方便；
可以承擔高的負載壓力且穩定，一般能支撐超過幾萬次的併發量；
Nginx可以通過埠檢測到伺服器內部的故障，比如根據伺服器處理網頁返回的狀態碼、超時等等，並且會把返回錯誤的請求重新提交到另一個節點；
Nginx不僅僅是一款優秀的負載均衡器/反向代理軟體，它同時也是功能強大的Web應用伺服器。LNMP現在也是非常流行的web環境，大有和LAMP環境分庭抗禮之勢，Nginx在處理靜態頁面、特別是抗高併發方面相對apache有優勢；
Nginx現在作為Web反向加速緩存越來越成熟了，速度比傳統的Squid伺服器更快，有需求的朋友可以考慮用其作為反向代理加速器；

Nginx的缺點：

Nginx不支持url來檢測。
Nginx僅能支持http和Email，這個它的弱勢。
Nginx的Session的保持，Cookie的引導能力相對欠缺。

HAProxy的優點：

HAProxy是支持虛擬主機的，可以工作在4、7層(支持多網段)；
能夠補充Nginx的一些缺點比如Session的保持，Cookie的引導等工作；
支持url檢測後端的伺服器；
它跟LVS一樣，本身僅僅就只是一款負載均衡軟體；單純從效率上來講HAProxy更會比Nginx有更出色的負載均衡速度，在併發處理上也是優於Nginx的；
HAProxy可以對Mysql讀進行負載均衡，對後端的MySQL節點進行檢測和負載均衡，不過在後端的MySQL slaves數量超過10台時性能不如LVS；
HAProxy的演算法較多，達到8種；

LVS：是基於四層的轉發
HAproxy：是基於四層和七層的轉發，是專業的代理伺服器
Nginx：是WEB伺服器，緩存伺服器，又是反向代理伺服器，可以做七層的轉發

區別：LVS由於是基於四層的轉發所以只能做埠的轉發，而基於URL的、基於目錄的這種轉發LVS就做不了

工作選擇：HAproxy和Nginx由於可以做七層的轉發，所以URL和目錄的轉發都可以做，在很大併發量的時候我們就要選擇LVS，像中小型公司的話併發量沒那麼大，選擇HAproxy或者Nginx足已，由於HAproxy由是專業的代理伺服器，配置簡單，所以中小型企業推薦使用HAproxy

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