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Linux运维工程师必备面试题20道及解析

一口Linux2021-10-25 17:05发文

1. 磁盘使用率检测(用shell脚本)

root@ecs-c13b ~]# cat fdisk.sh
#!/bin/bash
# 截取IP
IP=`ifconfig eth0 |awk -F " " 'NR==2{print $2}'`
# 定义使用率,并转换为数字
SPACE=`df -Ph |awk '{print int($5)}'`
for i in $SPACE
do
if [ $i -ge 90 ]
then
echo "$IP的磁盘使用率已经超过了90%,请及时处理"
fi
done

2. LVS 负载均衡有哪些策略?

LVS一共有三种工作模式:DR,Tunnel,NAT

3. 谈谈你对LVS的理解?

LVS是一个虚拟的服务器集群系统,在unix系统下实现负载均衡的功能;采用IP负载均衡技术和机遇内容 请求分发技术来实现。

LVS采用三层结构,分别是:

第一层:负载调度器

第二层:服务池

第三层:共享存储

负载调度器(load balancer/ Director),是整个集群的总代理,它有两个网卡,一个网卡面对访问网 站的客户端,一个网卡面对整个集群的内部。负责将客户端的请求发送到一组服务器上执行,而客户也 认为服务是来自这台主的。举个生动的例子,集群是个公司,负载调度器就是在外接揽生意,将接揽到 的生意分发给后台的真正干活的真正的主机们。当然需要将活按照一定的算法分发下去,让大家都公平的干活。

服务器池(server pool/ Realserver),是一组真正执行客户请求的服务器,可以当做WEB服务器。就 是上面例子中的小员工。

共享存储(shared storage),它为服务器池提供一个共享的存储区,这样很容易使得服务器池拥有相 同的内容,提供相同的服务。一个公司得有一个后台账目吧,这才能协调。不然客户把钱付给了A,而 换B接待客户,因为没有相同的账目。B说客户没付钱,那这样就不是客户体验度的问题了。

4. 负载均衡的原理是什么?

当客户端发起请求时,请求直接发给Director Server(调度器),这时会根据设定的调度算法,将请求 按照算法的规定智能的分发到真正的后台服务器。以达到将压力均摊。

但是我们知道,http的连接时无状态的,假设这样一个场景,我登录某宝买东西,当我看上某款商品 时,我将它加入购物车,但是我刷新了一下页面,这时由于负载均衡的原因,调度器又选了新的一台服 务器为我提供服务,我刚才的购物车内容全都不见了,这样就会有十分差的用户体验。

所以就还需要一个存储共享,这样就保证了用户请求的数据是一样的

5. LVS由哪两部分组成的?

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)

6. 与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。

7. LVS-NAT模式的原理

(a). 当用户请求到达Director Server,此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。此时报文的源IP为CIP,目标IP为VIP

(b). PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机,将数据包送至INPUT链

(c). IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务,若是,修改数据包的目标IP地址为后端服务器 IP, 然后将数据包发至POSTROUTING链。此时报文的源IP为CIP,目标IP为RIP

(d). POSTROUTING链通过选路,将数据包发送给Real Server

(e). Real Server比对发现目标为自己的IP,开始构建响应报文发回给Director Server。此时报文 的源IP为RIP,目标IP为CIP

(f). Director Server在响应客户端前,此时会将源IP地址修改为自己的VIP地址,然后响应给客户 端。此时报文的源IP为VIP,目标IP为CIP

8. LVS-NAT模型的特性

RS应该使用私有地址,RS的网关必须指向DIP

DIP和RIP必须在同一个网段内

请求和响应报文都需要经过Director Server,高负载场景中,Director Server易成为性能瓶颈

支持端口映射

RS可以使用任意操作系统 缺陷:对Director Server压力会比较大,请求和响应都需经过director server

9. LVS-DR模式原理

(a) 当用户请求到达Director Server,此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。此 时报文的源IP为CIP,目标IP为VIP

(b) PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机,将数据包送至INPUT链

(c) IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务,若是,将请求报文中的源MAC地址修改为DIP的 MAC地址,将目标MAC地址修改RIP的MAC地址,然后将数据包发至POSTROUTING链。此时的 源IP和目的IP均未修改,仅修改了源MAC地址为DIP的MAC地址,目标MAC地址为RIP的MAC地址

(d) 由于DS和RS在同一个网络中,所以是通过二层来传输。POSTROUTING链检查目标MAC地址为 RIP的MAC地址,那么此时数据包将会发至Real Server。

(e) RS发现请求报文的MAC地址是自己的MAC地址,就接收此报文。处理完成之后,将响应报文通 过lo接口传送给eth0网卡然后向外发出。此时的源IP地址为VIP,目标IP为CIP

(f) 响应报文最终送达至客户端

10. LVS-DR模型的特性

特点1:保证前端路由将目标地址为VIP报文统统发给Director Server,而不是RS

RS可以使用私有地址;也可以是公网地址,如果使用公网地址,此时可以通过互联网对RIP进行直接访问

RS跟Director Server必须在同一个物理网络中

所有的请求报文经由Director Server,但响应报文必须不能进过Director Server

不支持地址转换,也不支持端口映射

RS可以是大多数常见的操作系统

RS的网关绝不允许指向DIP(因为我们不允许他经过director)

RS上的lo接口配置VIP的IP地址

缺陷:RS和DS必须在同一机房中

11. LVS三种负载均衡模式的比较

三种负载均衡:nat,tunneling,dr

|类目|NAT|TUN|DR|

|--|--|--|--|

操作系统|任意|支持隧道|多数(支持non-arp)

|服务器网络|私有网络|局域网/广域网|局域网

|服务器数目|10-20|100|大于100

|服务器网关|负载均衡器|自己的路由|自己的路由|

效率|一般|高|最高

12. LVS的负载调度算法

轮叫调度

加权轮叫调度

最小连接调度

加权最小连接调度

基于局部性能的最少连接

带复制的基于局部性能最小连接

目标地址散列调度

源地址散列调度

13. LVS与nginx的区别

vs的优势(互联网老辛):

抗负载能力强,因为lvs工作方式的逻辑是非常简单的,而且工作在网络的第4层,仅作请求分 发用,没有流量,所以在效率上基本不需要太过考虑。lvs一般很少出现故障,即使出现故障 一般也是其他地方(如内存、CPU等)出现问题导致lvs出现问题。

配置性低,这通常是一大劣势同时也是一大优势,因为没有太多的可配置的选项,所以除了增减 服务器,并不需要经常去触碰它,大大减少了人为出错的几率。

工作稳定,因为其本身抗负载能力很强,所以稳定性高也是顺理成章的事,另外各种lvs都有完整 的双机热备方案,所以一点不用担心均衡器本身会出什么问题,节点出现故障的话,lvs会自动判 别,所以系统整体是非常稳定的。

无流量,lvs仅仅分发请求,而流量并不从它本身出去,所以可以利用它这点来做一些线路分流之 用。没有流量同时也保住了均衡器的IO性能不会受到大流量的影响。

lvs基本上能支持所有应用,因为lvs工作在第4层,所以它可以对几乎所有应用做负载均衡,包括 http、数据库、聊天室等。

nginx与LVS的对比:

nginx工作在网络的第7层,所以它可以针对http应用本身来做分流策略,比如针对域名、目录结构 等,相比之下lvs并不具备这样的功能,所以nginx单凭这点可以利用的场合就远多于lvs了;但 nginx有用的这些功能使其可调整度要高于lvs,所以经常要去触碰,由lvs的第2条优点来看,触碰 多了,人为出现问题的几率也就会大。

nginx对网络的依赖较小,理论上只要ping得通,网页访问正常,nginx就能连得通,nginx同时还 能区分内外网,如果是同时拥有内外网的节点,就相当于单机拥有了备份线路;lvs就比较依赖于网 络环境,目前来看服务器在同一网段内并且lvs使用direct方式分流,效果较能得到保证。另外注 意,lvs需要向托管商至少申请多于一个ip来做visual ip。

nginx安装和配置比较简单,测试起来也很方便,因为它基本能把错误用日志打印出来。lvs的安装 和配置、测试就要花比较长的时间,因为同上所述,lvs对网络依赖性比较大,很多时候不能配置成 功都是因为网络问题而不是配置问题,出了问题要解决也相应的会麻烦的多。

nginx也同样能承受很高负载且稳定,但负载度和稳定度差lvs还有几个等级:nginx处理所有流量 所以受限于机器IO和配置;本身的bug也还是难以避免的;nginx没有现成的双机热备方案,所以 跑在单机上还是风险比较大,单机上的事情全都很难说。

nginx可以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。目前lvs中ldirectd也能支持针对服务器内部的情况来监 控,但lvs的原理使其不能重发请求。比如用户正在上传一个文件,而处理该上传的节点刚好在上传 过程中出现故障,nginx会把上传切到另一台服务器重新处理,而lvs就直接断掉了。

两者配合使用:

nginx用来做http的反向代理,能够upsteam实现http请求的多种方式的均衡转发。由于采用的是异步转 发可以做到如果一个服务器请求失败,立即切换到其他服务器,直到请求成功或者最后一台服务器失败 为止。这可以最大程度的提高系统的请求成功率。

lvs采用的是同步请求转发的策略。这里说一下同步转发和异步转发的区别。同步转发是在lvs服务器接收 到请求之后,立即redirect到一个后端服务器,由客户端直接和后端服务器建立连接。异步转发是nginx 在保持客户端连接的同时,发起一个相同内容的新请求到后端,等后端返回结果后,由nginx返回给客户 端。

进一步来说:当做为负载均衡服务器的nginx和lvs处理相同的请求时,所有的请求和响应流量都会经过 nginx;但是使用lvs时,仅请求流量经过lvs的网络,响应流量由后端服务器的网络返回。

也就是,当作为后端的服务器规模庞大时,nginx的网络带宽就成了一个巨大的瓶颈。

但是仅仅使用lvs作为负载均衡的话,一旦后端接受到请求的服务器出了问题,那么这次请求就失败了。但是如果在lvs的后端在添加一层nginx(多个),每个nginx后端再有几台应用服务器,那么结合两者的 优势,既能避免单nginx的流量集中瓶颈,又能避免单lvs时一锤子买卖的问题。

14. 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。

15. nginx实现负载均衡的分发策略

Nginx 的 upstream目前支持的分配算法:

1)、轮询 ——1:1 轮流处理请求(默认)

每个请求按时间顺序逐一分配到不同的应用服务器,如果应用服务器down掉,自动剔除,剩下的继续轮询。

2)、权重 ——you can you up 通过配置权重,指定轮询几率,权重和访问比率成正比,用于应用服务器性能不均的情况。

3)、ip_哈希算法 每个请求按访问ip的hash结果分配,这样每个访客固定访问一个应用服务器,可以解决session共享 的问题。

16. keepalived 是什么?

广义上讲是高可用,狭义上讲是主机的冗余和管理

Keepalived起初是为LVS设计的,专门用来监控集群系统中各个服务节点的状态,它根据TCP/IP参考模 型的第三、第四层、第五层交换机制检测每个服务节点的状态,如果某个服务器节点出现异常,或者工 作出现故障,Keepalived将检测到,并将出现的故障的服务器节点从集群系统中剔除,这些工作全部是 自动完成的,不需要人工干涉,需要人工完成的只是修复出现故障的服务节点。

后来Keepalived又加入了VRRP的功能,VRRP(
VritrualRouterRedundancyProtocol,虚拟路由冗余协 议)出现的目的是解决静态路由出现的单点故障问题,通过VRRP可以实现网络不间断稳定运行,因此 Keepalvied一方面具有服务器状态检测和故障隔离功能,另外一方面也有HAcluster功能。

所以keepalived的核心功能就是健康检查和失败且换。所谓的健康检查,就是采用tcp三次握手,icmp请求,http请求,udp echo请求等方式对负载均衡器后 面的实际的服务器(通常是承载真实业务的服务器)进行保活;

而失败切换主要是应用于配置了主备模式的负载均衡器,利用VRRP维持主备负载均衡器的心跳,当主负载均衡器出现问题时,由备负载均衡器承载对应的业务,从而在最大限度上减少流量损失,并提供服务的稳定性

17. 你是如何理解VRRP协议的

为什么使用VRRP?

主机之间的通信都是通过配置静态路由或者(默认网关)来完成的,而主机之间的路由器一旦发生故障,通 信就会失效,因此这种通信模式当中,路由器就成了一个单点瓶颈,为了解决这个问题,就引入了VRRP 协议。

VRRP协议是一种容错的主备模式的协议,保证当主机的下一跳路由出现故障时,由另一台路由器来代替 出现故障的路由器进行工作,通过VRRP可以在网络发生故障时透明的进行设备切换而不影响主机之间的 数据通信。

VRRP的三种状态:

VRRP路由器在运行过程中有三种状态:

Initialize状态:系统启动后就进入Initialize,此状态下路由器不对VRRP报文做任何处理;

Master状态;

Backup状态;一般主路由器处于Master状态,备份路由器处于Backup状态。

18. keepalived的工作原理?

keepalived采用是模块化设计,不同模块实现不同的功能。

keepalived主要有三个模块,分别是core、check和vrrp。

core:是keepalived的核心,负责主进程的启动和维护,全局配置文件的加载解析等

check:负责healthchecker(健康检查),包括了各种健康检查方式,以及对应的配置的解析包括LVS的 配置解析;可基于脚本检查对IPVS后端服务器健康状况进行检查

vrrp:VRRPD子进程,VRRPD子进程就是来实现VRRP协议的

Keepalived高可用对之间是通过 VRRP进行通信的, VRRP是通过竞选机制来确定主备的,主的优先级高 于备,因此,工作时主会优先获得所有的资源,备节点处于等待状态,当主宕机的时候,备节点就会接 管主节点的资源,然后顶替主节点对外提供服务

在Keepalived服务对之间,只有作为主的服务器会一直发送 VRRP广播包,告诉备它还活着,此时备不会 抢占主,当主不可用时,即备监听不到主发送的广播包时,就会启动相关服务接管资源,保证业务的连 续性.接管速度最快

19. 出现脑裂的原因

什么是脑裂?

在高可用(HA)系统中,当联系2个节点的“心跳线”断开时,本来为一整体、动作协调的HA系统, 就分裂成为2个独立的个体。

由于相互失去了联系,都以为是对方出了故障。两个节点上的HA软件像“裂脑人”一样,争抢“共享 资源”、争起“应用服务”,就会发生严重后果。共享资源被瓜分、两边“服务”都起不来了;或者两边 “服务”都起来了,但同时读写“共享存储”,导致数据损坏

都有哪些原因导致脑裂?

高可用服务器对之间心跳线链路发生故障,导致无法正常通信。

因心跳线坏了(包括断了,老化)。

因网卡及相关驱动坏了,ip配置及冲突问题(网卡直连)

因心跳线间连接的设备故障(网卡及交换机)

因仲裁的机器出问题(采用仲裁的方案)

高可用服务器上开启了 iptables防火墙阻挡了心跳消息传输。

高可用服务器上心跳网卡地址等信息配置不正确,导致发送心跳失败

其他服务配置不当等原因,如心跳方式不同,心跳广插冲突、软件Bug等。

20. 如何解决keepalived脑裂问题?

在实际生产环境中,我们从以下方面防止脑裂:

同时使用串行电缆和以太网电缆连接、同时使用两条心跳线路,这样一条线路断了,另外一条还是好的,依然能传送心跳消息

当检查脑裂时强行关闭一个心跳节点(这个功能需要特殊设备支持,如stonith、fence)相当于备 节点接收不到心跳消息,通过单独的线路发送关机命令关闭主节点的电源

做好对脑裂的监控报警

解决常见方案:

如果开启防火墙,一定要让心跳消息通过,一般通过允许IP段的形式解决

可以拉一条以太网网线或者串口线作为主被节点心跳线路的冗余

开发检测程序通过监控软件检测脑裂

end

声明:本文为OFweek维科号作者发布,不代表OFweek维科号立场。如有侵权或其他问题,请及时联系我们举报。
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