目录

  • Linux运维工程师面试题（3）
    • 1 LVS 的工作模式有几种，分别是什么
    • 2 LVS 由哪几部分组成
    • 3 LVS 相关的术语有哪些
    • 4 LVS 集群的负载调度算法有哪些
    • 5 使用LVS 可不可以把iptables给禁用删除
    • 6 haproxy 调度算法有哪些
    • 7 nginx 实现负载均衡的分发策略有那些
    • 8 四层负载和七层负载的区别
    • 9 负载均衡的作用有哪些
    • 10 LVS、HAProxy、Nginx三款负载均衡的优缺点及区别

Linux运维工程师面试题（3）

祝各位小伙伴们早日找到自己心仪的工作。
持续学习才不会被淘汰。
地球不爆炸，我们不放假。
机会总是留给有有准备的人的。
加油，打工人！

1 LVS 的工作模式有几种，分别是什么

三种：

  • NAT 模式：修改请求报文的目标IP，多目标IP的DNAT
  • DR 模式（默认模式）：操纵封装新的MAC地址
  • TUN 模式：在原请求IP报文之外新加—个IP首部

2 LVS 由哪几部分组成

LVS 由 2 部分程序组成，包括 ipvs 和 ipvsadm。

  1. ipvs (ip virtual server)：一段代码工作在内核空间，叫ipvs，是真正生效实现调度的代码；

  2. ipvsadm：另外一段是工作在用户空间，叫ipvsadm，负责为ipvs内核框架编写规则，定义谁是集群服务，而谁是后端真实的服务器（Real Server）。

3 LVS 相关的术语有哪些

  • DS：Director Server，指的是前端负载均衡器节点。
  • RS：Real Server，后端真实的工作服务器。
  • VIP：Virtual IP，向外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标的IP地址。
  • DIP：Director Server IP，主要用于和内部主机通讯的IP地址。
  • RIP：Real Server IP，后端服务器的IP地址。
  • CIP：Client IP，访问客户端的IP地址。

4 LVS 集群的负载调度算法有哪些

  • 轮叫（轮询、轮流）调度（Round-Robin Scheduling）rr
  • 加权轮叫（轮询）调度（Weighted Round-Robin Scheduling）wrr
  • 最小连接调度（Least-Connection Scheduling）lc
  • 加权最小连接调度（Weighted Least-Connection Scheduling）wlc（默认调度算法）
  • 基于局部性的最少链接（Locality-Based Least Connections Scheduling）lblc
  • 带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication Scheduling）lblcr
  • 目标地址散列调度（Destination Hashing Scheduling）dh
  • 源地址散列调度（Source Hashing Scheduling）sh

5 使用LVS 可不可以把iptables给禁用删除

可以，禁用iptables并不会影响LVS的使用。LVS是在Linux内核层面实现的负载均衡技术，其底层并不依赖于iptables进行流量转发。LVS使用IP隧道或网络地址转换（NAT）等技术将来自客户端的流量转发到后端服务器上，而不依赖于iptables规则。

6 haproxy 调度算法有哪些

tcp代表四层负载，http代表七层负载。

静态算法：

  • static-rr——–>tcp/http：基于权重的轮询调度，不支持运行时利用socat进行权重的动态调整(只支持0和1，不支持其它值及后端服务器慢启动，其后端主机数量没有限制，相当于LVS中的wrr。
  • first————->tcp/http：根据服务器在列表中的位置，自上而下进行调度，但是其只会当第一台服务器的连接数达到上限，新请求才会分配给下一台服务，因此会忽略服务器的权重设置，此方式使用较少。不支持用socat进行动态修改权重，可以设置0和1，可以设置其它值但无效。

动态算法：

  • roundrobin——->tcp/http：基于权重的轮询动态调度算法，支持权重的运行时调整，不同于lvs中的rr轮训模式，haproxy中的roundrobin支持慢启动(新加的服务器会逐渐增加转发数)，其每个后端backend中最多支持4095个real server，支持对real server权重动态调整，roundrobin为默认调度算法，此算法使用广泛。
  • leastconn———>tcp/http：加权的最少连接的动态，支持权重的运行时调整和慢启动，即：根据当前连接最少的后端服务器而非权重进行优先调度(新客户端连接)，比较适合长连接的场景使用，比如：MySQL等场景。
  • random————>tcp/http：在1.9版本开始增加random的负载平衡算法，其基于随机数作为一致性hash的key，随机负载平衡对于大型服务器场或经常添加或删除服务器非常有用，支持weight的动态调整，weight较大的主机有更大概率获取新请求。

其他算法：以下静态和动态取决于hash_type是否consistent

  • source———->tcp/http：源地址hash，基于用户源地址hash并将请求转发到后端服务器，后续同一个源地址请求将被转发至同一个后端web服务器。此方式当后端服务器数据量发生变化时，会导致很多用户的请求转发至新的后端服务器，默认为静态方式，但是可以通过hash-type支持的选项更改。
    这个算法一般是在不插入Cookie的TCP模式下使用，也可给拒绝会话cookie的客户提供最好的会话粘性，适用于session会话保持但不支持cookie和缓存的场景。
    源地址有两种转发客户端请求到后端服务器的服务器选取计算方式，分别是取模法和一致性hash。
  • uri—————>http：基于对用户请求的URI的左半部分或整个uri做hash，再将hash结果对总权重进行取模后，根据最终结果将请求转发到后端指定服务器，适用于后端是缓存服务器场景，默认是静态算法，也可以通过hash-type指定map-based和consistent，来定义使用取模法还是一致性hash。
  • url_param—->http：url_param对用户请求的url中的params部分中的一个参数key对应的value值作hash计算，并由服务器总权重相除以后派发至某挑出的服务器；通常用于追踪用户，以确保来自同一个用户的请求始终发往同一个real server，如果无没key，将按roundrobin算法。
  • hdr————–>http：针对用户每个http头部(header)请求中的指定信息做hash，此处由name指定的http首部将会被取出并做hash计算，然后由服务器总权重取模以后派发至某挑出的服务器，如果无有效值，则会使用默认的轮询调度。
  • rdp-cookie—->tcp：rdp-cookie 对windows远程桌面的负载，使用cookie保持会话，默认是静态，也可以通过hash-type指定map-based和consistent，来定义使用取模法还是—致性hash。

各算法使用场景

first# 使用较少static-rr# 做了session共享的web集群roundrobinrandomleastconn# 数据库source# 基于客户端公网IP的会话保持uri--------->http# 缓存服务器，CDN服务商，蓝汛、百度、阿里云、腾讯url_param--->http# 可以实现session保持hdr# 基于客户端请求报文头部做下一步处理rdp-cookie# 基于windows主机,很少使用

7 nginx 实现负载均衡的分发策略有那些

  • 轮询（默认）：每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端某个服务器宕机，能自动剔除故障系统。
  • 权重 weight：weight 的值越大，被访问概率越高，主要用于后端每台服务器性能不均衡的情况下。其次是为在主从的情况下设置不同的权值，达到合理有效的地利用主机资源。
  • ip_hash（IP绑定）：每个请求按访问IP的哈希结果分配，使来自同一个IP的访客固定访问一台后端服务器，并且可以有效解决动态网页存在的session共享问题
  • url_hash（第三方插件）：必须安装Nginx的hash软件包，按访问url的hash结果来分配请求，使每个url定向到同一个后端服务器，可以进一步提高后端缓存服务器的效率。
  • fair（第三方插件）：必须安装upstream_fair模块。对比 weight、ip_hash更加智能的负载均衡算法，fair算法可以根据页面大小和加载时间长短智能地进行负载均衡，响应时间短的优先分配。

8 四层负载和七层负载的区别

  • 四层：IP+PORT转发
  • 七层：协议+内容交换

四层负载：

在四层负载设备中，把client发送的报文目标地址(原来是负载均衡设备的IP地址)，根据均衡设备设置的选择web服务器的规则选择对应的web服务器IP地址，这样client就可以直接跟此服务器建立TCP连接并发送数据，而四层负载自身不参与建立连接，而和LVS不同，haproxy是伪四层负载均衡，因为haproxy需要分别和前端客户端及后端服务器建立连接。

七层负载：

七层负载均衡服务器起了一个反向代理服务器的作用，服务器建立一次TCP连接要三次握手，而client要访问Web Server要先与七层负载设备进行三次握手后建立TCP连接，把要访问的报文信息发送给七层负载均衡；然后七层负载均衡再根据设置的均衡规则选择特定的Web Server，然后通过三次握手与此台Web Server建立TCP连接，然后Web Server把需要的数据发送给七层负载均衡设备，负载均衡设备再把数据发送给client；所以，七层负载均衡设备起到了代理服务器的作用，七层代理需要和Client和后端服务器分别建立连接。

简单说：4层是修改用户请求的目标路由直接转发到服务器；7层是把用户的报文拆分开，由负载均衡替代用户发送到服务端。同样的返回报文的时候先发给负载均衡器，然后负载均衡修改报文后再发给用户。所以我们看到的日志的用户ip是负载均衡器的ip地址，因此需要做ip透传x-forward。

9 负载均衡的作用有哪些

  1. 转发功能：按照一定的算法【权重、轮询】，将客户端请求转发到不同应用服务器上，减轻单个服务器压力，提高系统并发量。
  2. 故障移除：通过心跳检测的方式，判断应用服务器当前是否可以正常工作，如果服务器期宕掉，自动将请求发送到其他应用服务器。
  3. 恢复添加：如检测到发生故障的应用服务器恢复工作，自动将其添加到处理用户请求队伍中。

10 LVS、HAProxy、Nginx三款负载均衡的优缺点及区别

LVS 的优点：

  1. 抗负载能力强、工作在第4层仅作分发之用，没有流量的产生，这个特点也决定了它在负载均衡软件里的性能最强的；无流量，同时保证了均衡器IO的性能不会受到大流量的影响；
  2. 工作稳定，自身有完整的双机热备方案，如LVS+Keepalived和LVS+Heartbeat；
  3. 应用范围比较广，可以对所有应用做负载均衡；
  4. 配置性比较低，这是一个缺点也是一个优点，因为没有可太多配置的东西，所以并不需要太多接触，大大减少了人为出错的几率；

LVS的缺点：

  1. 软件本身不支持正则处理，不能做动静分离，这就凸显了Nginx/HAProxy+Keepalived的优势。
  2. 如果网站应用比较庞大，LVS/DR+Keepalived就比较复杂了，特别是后面有Windows Server应用的机器，实施及配置还有维护过程就比较麻烦，相对而言，Nginx/HAProxy+Keepalived就简单多了。

Nginx的优点：

  1. 工作在OSI第7层，可以针对http应用做一些分流的策略。比如针对域名、目录结构。它的正则比HAProxy更为强大和灵活；
  2. Nginx对网络的依赖非常小，理论上能ping通就就能进行负载功能，这个也是它的优势所在；
  3. Nginx安装和配置比较简单，测试起来比较方便；
  4. 可以承担高的负载压力且稳定，一般能支撑超过几万次的并发量；
  5. Nginx可以通过端口检测到服务器内部的故障，比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等，并且会把返回错误的请求重新提交到另一个节点；
  6. Nginx不仅仅是一款优秀的负载均衡器/反向代理软件，它同时也是功能强大的Web应用服务器。LNMP现在也是非常流行的web环境，大有和LAMP环境分庭抗礼之势，Nginx在处理静态页面、特别是抗高并发方面相对apache有优势；
  7. Nginx现在作为Web反向加速缓存越来越成熟了，速度比传统的Squid服务器更快，有需求的朋友可以考虑用其作为反向代理加速器；

Nginx的缺点：

  1. Nginx不支持url来检测。
  2. Nginx仅能支持http和Email，这个它的弱势。
  3. Nginx的Session的保持，Cookie的引导能力相对欠缺。

HAProxy的优点：

  1. HAProxy是支持虚拟主机的，可以工作在4、7层(支持多网段)；
  2. 能够补充Nginx的一些缺点比如Session的保持，Cookie的引导等工作；
  3. 支持url检测后端的服务器；
  4. 它跟LVS一样，本身仅仅就只是一款负载均衡软件；单纯从效率上来讲HAProxy更会比Nginx有更出色的负载均衡速度，在并发处理上也是优于Nginx的；
  5. HAProxy可以对Mysql读进行负载均衡，对后端的MySQL节点进行检测和负载均衡，不过在后端的MySQL slaves数量超过10台时性能不如LVS；
  6. HAProxy的算法较多，达到8种；

LVS：是基于四层的转发
HAproxy：是基于四层和七层的转发，是专业的代理服务器
Nginx：是WEB服务器，缓存服务器，又是反向代理服务器，可以做七层的转发

区别：LVS由于是基于四层的转发所以只能做端口的转发，而基于URL的、基于目录的这种转发LVS就做不了

工作选择：HAproxy和Nginx由于可以做七层的转发，所以URL和目录的转发都可以做，在很大并发量的时候我们就要选择LVS，像中小型公司的话并发量没那么大，选择HAproxy或者Nginx足已，由于HAproxy由是专业的代理服务器，配置简单，所以中小型企业推荐使用HAproxy

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原文链接: Linux运维工程师面试题（3）.