跳槽必备！Linux运维工程师20道面试题及解析
时间：2021-11-01 14:15:38
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[导读]1.磁盘使用率检测（用shell脚本）root@ecs-c13b~]#catfdisk.sh#!/bin/bash#截取IPIP=`ifconfigeth0|awk-F""'NR==2{print$2}'`#定义使用率,并转换为数字SPACE=`df-Ph|awk'{printi...
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
done2. LVS 负载均衡有哪些策略？LVS一共有三种工作模式：DR，Tunnel,NAT3. 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CIP8. LVS-NAT模型的特性RS应该使用私有地址，RS的网关必须指向DIPDIP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 server9. 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RSRS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
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（VritrualRouterRedundancyProtocol，虚拟路由冗余协议）的功能，VRRP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
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