云原生运维开发实习面试

## 底层原理


:::info{title="相关信息"}
nginx通过生成一个master进程和多个worker进程，master进程主要负责收集、分发请求。worker采用争抢式机制，即当客户端请求时，空闲的worker会去争抢请求，当其中一个worker抢到请求时，会去根据需求处理，其他worker也会进入待命模式等待请求。
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**性能为什么高** 

他的事件处理机制是异步非阻塞事件处理



 

## 反向代理

![image-20240315164019544](https://chuntianblok.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202403151640615.png)

 

**正向代理：** 我们平时需要访问国外的浏览器是不是很慢，比如我们要看推特，看GitHub等等。我们直接用国内的服务器无法访问国外的服务器，或者是访问很慢。所以我们需要在本地搭建一个服务器来帮助我们去访问。那这种就是正向代理。（**浏览器中配置代理服务器**）

 

**反向代理**

我们只需要去访问代理服务器，代理服务器会去转发目标服务器的内容，此时代理服务器和目标服务器对外就是一个服务器。隐藏了真实服务器的IP地址，对外暴露的是代理服务器的地址

 

## 负载均衡

网站小的时候基本不会出现什么问题，但当网站请求流量很大时。例如淘宝、京东的访问流量一天可能是上千万次的。怎么才能在如此大流量的情况下让服务器不崩溃。就是负载均衡

例如，当马车拉货物的时候，货物很重，这时候一匹马可能拉不动货车。此时要么把马换成更大更强壮的马，也就对应这给服务器增添配置，加内存升级cpu等。但这个方法成本很高。所以可以采用多匹马来拉货车，也就是服务器负载均衡的概念。

 

### 四层负载和七层负载

nginx默认支持7层，想要支持4层负载均衡需要安装stream模块



> 四层负载是基于端口+IP地址的方式实现；
>
> 七层负载是基于URL等应用层信息实现；
>
> 二层负载是基于Mac地址实现；
>
> 三层负载是基于IP地址实现

 

**区别**

1. 七层负载均衡基本都是基于http协议的，适用于web服务器的负载均衡。
2. 四层负载均衡主要是基于tcp协议报文，可以做任何基于tcp/ip协议的软件的负载均衡。(haproxy、LVS)
3. 四层负载与七层负载最大的区别就是效率与功能的区别。四层负载架构设计比较简单，无需解析具体的消息内容，在网络吞吐量及处理能力上会相对比较高，而七层负载均衡的优势则体现在功能多，控制灵活强大。在具体业务架构设计时，使用七层负载或者四层负载还得根据具体的情况综合考虑
 
 

![在这里插入图片描述](https://chuntianblok.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202403151701694.png)

 

### 负载均衡的方式

1. 轮询

 轮询是nginx负载默认的方式，它将请求按时间的顺序分配到不同的服务器上，如果某个服务器宕机了，还会自动剔除。

 

 ![image-20240315170601786](https://chuntianblok.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202403151706821.png)

 

2. 权重

 指定每个服务器的权重比值，由于有的服务器性能比较好，所以通过设置不同服务器间权重的比例可以发挥服务器的最大性能。
 
 

 ![image-20240315170705690](https://chuntianblok.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202403151707739.png)

 

3. ip hash

 根据ip经过[hash](https://so.csdn.net/so/search?q=hash&spm=1001.2101.3001.7020)后的结果进行分配，这样每个ip只能固定访问一个服务
 
 

 ![image-20240315170816981](https://chuntianblok.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202403151708013.png)

 

4. 最小连接

 将请求分配到连接最少的服务上，类似于轮询



## 动静分离

nginx的静态处理能力很强，但是动态处理能力不足。所以企业会采用nginx的反向代理tomcat（动态处理能力很强）。静态页面交给Nginx处理，动态页面交给Apache处理。

 

![image-20240315171325645](https://chuntianblok.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202403151713703.png)

 

## nginx和apache的区别

1. 轻量级：同样起web 服务，nginx 比apache 占用更少的内存及资源；
2. 抗并发：nginx处理请求是异步非阻塞的，而apache 则是阻塞型的，在高并发下nginx 能保持低资源低消耗高性能；
3. 模块化：nginx编写模块相对简单；
4. IO事件模型：apache是同步多进程模型，一个连接对应一个进程，阻塞；nginx是异步的，多进程单线程，异步非阻塞，多个连接（万级别）可以对应一个进程。
5. 功能丰富：Nginx提供负载均衡，可以做反向代理，前端服务器
 
 
 
 
## nginx调优
* 隐藏 Nginx 版本号和软件名字【server_tokens off;】

* 更改 Nginx 服务的默认用户和权限【user 用户】

* 优化 Nginx worker 进程最大打开文件数
* 优化连接超时时间 【keepalived_timeout】
* 开启高效文件传输模式【gzip on】
* 缓存
* nginx 事件处理模型【use epoll】
* nginx的cpu亲和力【worker_cpu_affinity】
* 文件上传限制大小【gzip_buffers 4 32k;】
* expire 缓存时间调优
* 系统连接数
* 优化工作进程数 worker_processes
* 优化 Nginx 单个进程允许的最大连接数worker_connections
* Nginx 防爬虫优化

 

## Nginx虚拟主机：
1. 基于域名的虚拟主机：通过域名来区分虚拟主机——应用：外部网站

2. 基于端口的虚拟主机：通过端口来区分虚拟主机——应用：公司内部网站，外部网站的管理后台

3. 基于ip的虚拟主机：几乎不用。

Nginx

## 原理

1. 主库的更新事件(update、insert、delete)会按照顺序写入binlog日志中，当从库连接到主库时，主库会为从库开启binlog dump线程,该线程会去读取binlog日志

 

2. 从库会生成两个线程：I/O线程和SQL线程。I/O线程通过请求binlog dump读取binlog日志，然后写入relay log中继日志中。

 

3. SQL线程会实时监控 relay-log中继日志内容是否有更新，当中继日志有更新时，解析文件中的SQL语句，在从数据库中执行，从而实现主从复制

 

![image.png](/static/img/a756b2bd121c63edeafb6f094cce305c.image.webp)



 

## 作用
1. 提高数据库的吞吐量
2. 读写分离
3. 数据备份
4. 具有高可用性

 

## 主从延迟
数据库的主从延迟是指在主从数据库复制过程中，从服务器上的数据与主服务器上的数据之间存在的时间差或延迟。一般来说导致主从延迟可能由多种因素引起，以下是一些常见的原因：

1. 网络延迟：主节点和从节点之间的网络延迟导致复制延迟这是比较常见的一种情况，

 

2. 从节点性能问题：从服务器的性能不足也可能导致复制延迟。如果从服务器的硬件资源(CPU、内存、磁盘)不足以处理接收到的复制事件，延迟可能会增加。

 

3. 复制线程不够：当从节点只有一个线程，或者线程数不够的时候，数据回放就会慢，就会导致主从节点的数据延迟。

 

**解决方式**

1. 优化网络：确保主节点和从节点之间的网络连接稳定，尽量同城或者同单元部署，减小网络延迟。

 

2. 提高从服务器性能：增加从服务器的硬件资源，如CPU、内存和磁盘，以提高其性能，从而更快地处理复制事件。

 

3. 优化SQL，避免慢SQL， 减少批量操作

 

## 复制模式
* 异步复制

 MySQL异步复制是主从复制过程中默认的复制模式。因为是异步复制，所以master事务的提交，不需要经过slave的确认，即master I/O线程提交事务后，不需要等待slave I/O线程的回复确认，master并不保证binlog一定写入到了relay log中
 
 
 
* 半同步复制
 
 基于传统异步存在的缺陷，mysql在5.5版本推出半同步复制，是对传统异步复制的改进。在master事务commit前，必须确保binlog日志已经写入slave 的relay log日志中，收到slave给master的响应后，才能进行事务的commit。但是后半部分的relay log到sql线程仍然属于异步执行。

 

* 组复制

 引入组复制，主要是为了解决传统异步复制和半同步复制可能产生数据不一致的问题。组复制依靠分布式一致性协议(Paxos协议的变体)，实现了分布式下数据的最终一致性，提供了真正的数据高可用方案

MySQL主从复制

## TCP/IP的三次握手和四次挥手

### 三次握手

1. **第一步：客户端发送SYN请求**
 - 客户端向服务器发送一个带有 SYN 标志的数据包，请求建立连接。

 

2. **第二步：服务器响应SYN+ACK**
 - 服务器接收到客户端的 SYN 请求后，会回复一个带有 SYN 和 ACK 标志的数据包，表示同意建立连接。

 

3. **第三步：客户端发送ACK确认**
 - 客户端接收到服务器的 SYN+ACK 响应后，会再次向服务器发送一个带有 ACK 标志的数据包，表示连接已建立。

 

**通过三次握手，客户端和服务器就建立了可靠的连接，可以开始进行数据传输。** 




 

### 四次挥手

1. **第一步：客户端发送FIN请求**
 - 客户端发送一个带有 FIN 标志的数据包，请求断开连接。

 

2. **第二步：服务器响应ACK确认**
 - 服务器接收到客户端的 FIN 请求后，会回复一个带有 ACK 标志的数据包，表示已收到断开请求。

 

3. **第三步：服务器发送FIN请求**
 - 服务器在准备断开连接时，也会发送一个带有 FIN 标志的数据包给客户端。

 

4. **第四步：客户端响应ACK确认**
 - 客户端接收到服务器的 FIN 请求后，会回复一个带有 ACK 标志的数据包，表示已收到断开请求。

 




![5c3a36f910e844b29e6a6b35978c2a7f.png](https://chuntianblok.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202403151223022.png)


 






### 三次握手的原因

1. 可以阻止重复历史连接的初始化（主要原因）。

2. 可以同步双方的初始序列号。

3. 可以避免资源的浪费。

 

![img](https://chuntianblok.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202403151152579.png)



**如果采用两次握手：（\**中间绿色的服务端发送数据就被浪费，并且需要进行连接的销毁\**）**


 


### 四次挥手的原因



四次挥手过程的目的是确保数据在关闭过程中能够被完整传输，同时也允许延迟的数据包在关闭后仍然能够被接收。如果采用三次挥手，可能会导致数据包的丢失或混淆，从而影响连接的可靠性和完整性。因此，四次挥手是为了更可靠地关闭TCP连接。






该协议工作在应用层


 


## 网络模型



![七层模型](https://chuntianblok.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202403151134178.png)

 

## TCP与UDP的区别



**UDP：对网络通讯质量要求不高时，要求网络通讯速度要快的场景** 

* 无连接，发送数据之前不需要建立连接。
* 尽最大努力交付，不保证可靠交付，不使用拥塞控制。
* 面向报文，适合多媒体通信。
* 支持一对一，一对多，多对一，多对多的交互通信。
* 首部开销小，8个字节。

 

**TCP：当对网络通讯质量有要求时，比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议** 

* 面向连接。
* 每一条TCP有且只有两个端点，为一对一关系。
* 提供可靠交付。
* 全双工通信，全双工为即可传输又可接收。
* 面向字节流。

 

![img](https://chuntianblok.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202403151226866.png)

 

## HTTP 与 HTTPS的区别

一、传输信息安全性不同

1. HTTP：是超文本传输协议，信息是明文传输。如果攻击者截取了Web浏览器和网站服务器之间的传输报文，就可以直接读懂其中的信息。
2. HTTPS：是具有安全性的ssl加密传输协议，为浏览器和服务器之间的通信加密，确保数据传输的安全

 

二、连接方式不同

1. HTTP：http的连接很简单，是无状态的。
2. HTTPS：是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议。

 

三、证书申请方式不同

1. HTTP：免费申请。
2. HTTPS：需要申请SSL证书，一般免费证书很少，需要交费。

 

四、端口不同

1. HTTP：默认端口为80
2. HTTPS：默认端口为443

 

**HTTP的特点**

1、支持客户/服务器模式。（C/S模式）

 

2、简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。

 

3、灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。

 

4、无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。

 

5、无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。


 

**HTTPS的特点**

相比于http，https可以提供更加优质保密的信息，保证了用户数据的安全性，此外https同时也一定程度上保护了服务端，使用恶意攻击和伪装数据的成本大大提高。





总的来说，HTTPS相比于HTTP更加安全，适合用于需要保护数据隐私和安全的网站

 

## DNS的工作原理

访问www.baidu.com，DNS是怎么工作的



1. 你的电脑首先会发出请求解析域名www.baidu.cm的报文。

 

2. 本地域名服务器收到请求后，会先查询本地缓存，假设没有该记录， 则本地域名服务器就会向根域名服务器发出请求解析域名www.baidu.cm(即（你的电脑）本地域名服务器让根服务器帮其代理完成任务）

 

3. 根域名服务器收到请求后，会进行一个判断（从右往左进行扫描），判断出该域名属于.com域，随后给出相应记录（这里的记录是属于com域的记录），并返回给（你的电脑）本地域名服务器

 

4. （你的电脑）本地域名服务器收到根域名服务器那边的答复后，先缓存其答复的记录，再向其给出的记录中逐一请求解析

 

5. 之后便不断递归上述的4、5过程，当然域名等级会随着次数变多逐渐降低（毕竟范围也是越来越小，从顶级域名到二级再到三级。。。）

 

6. 最后找到www.baidu.com的域名后，就可获取到其IP地址了，同时将结果缓存进本地缓存，方便下次请求解析时可以直接从本地缓存中找到了。
 
 
 
 DNS的主配置文件在etc/named.conf