引言

面完了RPC相關(guān)的一系列問題，面試官確定我對(duì)分布式架構(gòu)的理論知識(shí)和服務(wù)間通訊框架（RPC） 確實(shí)了解了。

接下來又開始問我網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的知識(shí)，但不是直接問HTTP三次握手，TCP，UPD這些，因?yàn)檫@些基礎(chǔ)已經(jīng)在一面問完了，這一面只圍繞分布式系統(tǒng)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)概念，從最基本的代理開始。

1、面試官：完看你簡歷提到使用過Nginx做代理，你是如何理解“正向代理”，“反向代理”的？

問題分析： 即使作為業(yè)務(wù)開發(fā)人員也會(huì)經(jīng)常遇到需要配置Nginx或其他負(fù)載均衡的問題，比如你做了一個(gè)文件上傳服務(wù)，上線后發(fā)現(xiàn)文件被攔截了，看看報(bào)錯(cuò)信息一看是被Nginx 代理攔截了，Nginx限制了文件大小，這個(gè)時(shí)候代理的概念是啥怎么看明白這個(gè)問題呢？

答：

正向代理： 代理用戶端請(qǐng)求服務(wù)端，相對(duì)于服務(wù)器用戶端是匿名的，比如單位內(nèi)網(wǎng)使用了正向代理軟件，所有員工都訪問百度，但是百度看到的只有一個(gè)IP地址，百度也不知道到底是哪個(gè)員工訪問的。

反向代理： 代理服務(wù)端提供服務(wù)，相對(duì)于用戶服務(wù)端是匿名的，同樣是訪問www.baidu.com，所有用戶輸入的都是一個(gè)網(wǎng)站或者一個(gè)IP，但是百度背后有成千上萬的服務(wù)器，你也不知道你訪問的是哪一個(gè)。

2、面試官：那服務(wù)端為什么要使用代理？有啥好處？

問題分析： 面試官點(diǎn)點(diǎn)頭，對(duì)我理解的代理表示認(rèn)可，隨后問我使用代理有什么用，考察代理技術(shù)的原理。

答：比如用 Nginx 做代理，這樣就可以開buffer，Nginx 可以把 Request 請(qǐng)求和 Response 在讀取完整之前 buffer 住，好比飯店服務(wù)員，所有顧客要什么菜和一個(gè)服務(wù)員說一下就行了，不會(huì)直接找廚師，一個(gè)服務(wù)員接待10個(gè)顧客，最后把點(diǎn)的20道菜分發(fā)給5個(gè)廚子做就行了，廚子好比服務(wù)器，這樣廚子就可以專心做菜了，接待這種事就有Nginx代理做，同時(shí)，還可以根據(jù)顧客數(shù)量多增加或者減少廚師數(shù)量，把任務(wù)均勻分給每個(gè)廚師，這就是負(fù)載均衡的作用，Nginx 就可以有效分發(fā)流量。

總的來說：

• 讓IO和服務(wù)器分離，突破IO性能，提高服務(wù)器吞吐能力。
• 控制流量分發(fā)，管理服務(wù)集群，起到負(fù)載均衡作用。
• 安全性和匿名性：通過攔截前端服務(wù)器的請(qǐng)求，反向代理服務(wù)器可以保護(hù)其身份，并可以抵御安全攻擊。它還確保可以從單個(gè)記錄定位器或URL訪問多個(gè)服務(wù)器，而不管服務(wù)端網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如何。

3、面試官：那你知道哪些負(fù)載均衡算法？

問題分析： 聊到了負(fù)載面試官要繼續(xù)深挖算法了。

答：

輪詢算法：簡單的理解就好比性感荷官在線發(fā)牌，從左到右依次發(fā)牌，最后每個(gè)人獲得的紙牌張數(shù)一樣，輪詢算法就是將多個(gè)用戶請(qǐng)求按順序依次分發(fā)到1-10號(hào)機(jī)器上，目的就是讓每臺(tái)機(jī)器承受相同的壓力，100W次查詢理論上每臺(tái)機(jī)器分?jǐn)偭?0W次查詢。

加權(quán)輪詢算法：輪詢算法和加權(quán)輪詢算法有什么區(qū)別？想象一下，如果10臺(tái)服務(wù)器的配置不相同，8臺(tái)機(jī)器是8核32G，剩下兩臺(tái)是4核16G，如果按照算法1輪詢，每臺(tái)機(jī)器分擔(dān)10W次請(qǐng)求，那兩臺(tái)低配的服務(wù)器說我扛不住呀，你們配置比我好，這不公平，我要宕機(jī)休息一下，加權(quán)輪詢算法就是為了應(yīng)對(duì)這種情況，設(shè)置不同機(jī)器的權(quán)重不同，10臺(tái)同配置機(jī)器分別均攤10%的流量，如果機(jī)器性能不同，那讓兩臺(tái)低配的權(quán)重降低，只承擔(dān)5%的流量，這樣就公平了，能者多勞。每臺(tái)機(jī)器都不閑著發(fā)揮自己最大的性能。

隨機(jī)算法：隨機(jī)算法和輪詢算法類似，讓所有請(qǐng)求隨機(jī)分配到不同的機(jī)器上，請(qǐng)求越多最后分散在每臺(tái)機(jī)器上的請(qǐng)求數(shù)約接近相等。

加權(quán)隨機(jī)算法：和加權(quán)輪詢算法道理相似，這里不多說了。

最小連接數(shù)算法：最小鏈接數(shù)就是請(qǐng)求分發(fā)以前，先看當(dāng)前10臺(tái)機(jī)器誰最清閑，誰當(dāng)前處理的鏈接數(shù)最少那就把活分給誰，最后的分工也相對(duì)公平。

Hash 算法：前5種算法有一個(gè)問題，就是同一個(gè)用戶的請(qǐng)求多次，可能每次都會(huì)被分配到不同機(jī)器上，這樣有什么不好？如果服務(wù)器緩存了用戶 Session，那每次請(qǐng)求不同服務(wù)器都需要保存用戶的 Session，最壞的結(jié)果就是用戶請(qǐng)求10次，10臺(tái)服務(wù)器都緩存了同一個(gè)用戶的 Session，這顯然是浪費(fèi)服務(wù)器資源。這個(gè)時(shí)候 Hash 算法就出現(xiàn)了，如果讀者還不知道 Hash，建議先 Google 下 Hash，hash(client：ip) % N，N就是服務(wù)器的數(shù)量，只要用戶的 IP不變，最后 Hash 取余的結(jié)果就不會(huì)變，這樣就能保證同一個(gè)用戶每次請(qǐng)求都會(huì)在同一臺(tái)機(jī)器上，這里的IP還可以是用戶的其他唯一ID。

一致性Hash：hash(client：ip) % N 上面的公式中如果N變了怎么辦？比如一臺(tái)服務(wù)器斷電了，那最后 Hash 取余的結(jié)果就全變了，所有用戶會(huì)被分配到哪臺(tái)機(jī)器需要全部重新計(jì)算，這對(duì)有 Session 狀態(tài)的服務(wù)就是一場災(zāi)難，一致性Hash 就是為了解決這個(gè)問題。

深入分析

負(fù)載均衡幾乎是各大互聯(lián)網(wǎng)公司搭建系統(tǒng)必用的技術(shù)了，也會(huì)有初學(xué)者學(xué)習(xí)分布式系統(tǒng)時(shí)會(huì)問我，什么是負(fù)載均衡，為什么要使用負(fù)載均衡，多加一層負(fù)載均衡會(huì)讓服務(wù)調(diào)用變慢嗎？帶著這些問題學(xué)習(xí)一下這一章。

先看下沒有負(fù)載均衡的網(wǎng)站架構(gòu)

 不知道你有沒有發(fā)現(xiàn)，如果服務(wù)端是單臺(tái)服務(wù)器，直接通過網(wǎng)絡(luò)就可以鏈接。為什么說負(fù)載均衡幾乎是各大互聯(lián)網(wǎng)公司搭建系統(tǒng)必用的技術(shù)，除了個(gè)人網(wǎng)站，比如我的博客還是單體服務(wù)器以外，相信沒有哪家互聯(lián)網(wǎng)公司的服務(wù)敢這樣，一臺(tái)機(jī)器如果宕機(jī)怎么辦？讓用戶等一會(huì)兒嗎？那估計(jì)這家公司離倒閉就不遠(yuǎn)了。

那怎么解決單機(jī)故障的問題，再看下面的圖。

 可以看出，多臺(tái)服務(wù)器的情況，增加了一層負(fù)載均衡。

什么是負(fù)載均衡

 負(fù)載平衡（Load balancing）是一種計(jì)算機(jī)技術(shù)，用來在多個(gè)計(jì)算機(jī)（計(jì)算機(jī)集群、網(wǎng)絡(luò)連接、CPU、磁碟驅(qū)動(dòng)器或其他資源中分配負(fù)載，以達(dá)到最佳化資源使用、最大化吞吐率、最小化響應(yīng)時(shí)間、同時(shí)避免過載的目的。 使用帶有負(fù)載平衡的多個(gè)伺服器組件，取代單一的組件，可以通過冗余提高可靠性。負(fù)載平衡服務(wù)通常是由專用軟件和硬件來完成。 主要作用是將大量作業(yè)合理地分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)操作單元上進(jìn)行執(zhí)行，用于解決互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的高并發(fā)和高可用的問題。

? ——— 維基百科

 簡單地理解負(fù)載均衡的作用就是流量分發(fā)，將大量用戶請(qǐng)求分發(fā)到不同服務(wù)器上分擔(dān)壓力，如果有機(jī)器宕機(jī)，負(fù)載均衡服務(wù)器會(huì)負(fù)責(zé)把故障機(jī)器自動(dòng)摘除。

常用的負(fù)載均衡框架

Nginx：NGINX | High Performance Load Balancer, Web Server, & Reverse Proxy ，來自俄羅斯的軟件，不光可以用作負(fù)載均衡，反向代理，還是出色的web服務(wù)器，使用廣泛，所以也是面試常問的知識(shí)點(diǎn)。如果英文不錯(cuò)可以參考。

LVS：The Linux Virtual Server Project - Linux Server Cluster for Load Balancing ，Linux Virtual Server的縮寫，一個(gè)Linux下的開源服務(wù)器集群系統(tǒng)，章?文嵩博?士于1998年5月創(chuàng)立。

HAProxy：http://www.haproxy.org/ ，一款高可用http/TCP負(fù)載均衡。

F5：F5 | Multi-Cloud Security and Application Delivery 硬件負(fù)載均衡。

上述都是常見負(fù)載均衡，在企業(yè)里具體使用哪種框架并不是絕對(duì)的，主要取決于系統(tǒng)的需求和工程師對(duì)每個(gè)框架的了解程度。

一個(gè)框架能存活下來一定是具有自己的優(yōu)點(diǎn)，沒有最好，適合自己的就是最好的。

比如F5，性能出色價(jià)格昂貴而出名，從十幾萬到上百萬不等，有強(qiáng)大的售后和技術(shù)支持，我工作多年只有工作第一年參加國家電網(wǎng)項(xiàng)目上使用過F5，當(dāng)時(shí)還給了我們一臺(tái)測試用的機(jī)器，后來辭職后面試別的公司，面試官問我以前的項(xiàng)目組是使用的什么負(fù)載均衡，我說F5，面試官感嘆國家隊(duì)果然財(cái)大氣粗，我那個(gè)時(shí)候不了解還有什么其他解決方案，表示F5很奇怪嗎？面試完回家才慢慢了解，原來有很多解決方案，阿里使用LVS，也使用Nginx，美團(tuán)最初使用Nginx + LVS，以及后來獨(dú)立研發(fā)的MGW。

有人會(huì)問，怎么一個(gè)負(fù)載均衡就這么多種算法，心好累，企業(yè)開發(fā)里能用這么多算法嗎？真正到企業(yè)開發(fā)中，一般都只用一種，如果負(fù)責(zé)的服務(wù)器沒有帶狀態(tài)的 Session，也不存在機(jī)器配置不相同的情況，那就可以用輪詢或隨機(jī)算法，工程師根據(jù)實(shí)際情況選擇最合適自己的算法。

正向代理&反向代理

正向代理

生活中的正向代理，打個(gè)比方，你想去俄羅斯旅行，需要去使館辦理簽證，手續(xù)麻煩，你完全不知道從何下手，這個(gè)時(shí)候你想到找旅行社，有專門的導(dǎo)游可你幫你代辦，你只需提供資料就在家等著拿簽證就可以了，你是客戶端，俄羅斯使館是服務(wù)端，導(dǎo)游就是代理端。

正向代理就是代理客戶端，服務(wù)端不知道客戶端是誰。

反向代理 

 互聯(lián)網(wǎng)不夠發(fā)達(dá)的時(shí)候，我們都打過10086，有事兒就找客服，全國31個(gè)省都有自己的客服中心，每個(gè)客服中心都有上百個(gè)客服小哥小姐姐，我們不關(guān)心給你分配的是誰，只需要接通10086后會(huì)自動(dòng)給你分配客服給你，這就是反向代理。

反向代理就是代理服務(wù)端，客戶端不知道服務(wù)端是誰。

 反向代理服務(wù)器可以充當(dāng)“交通警察”，如上圖，位于后端服務(wù)器（baidu）前面，并以最大化速度和容量利用率的方式在一組服務(wù)器上分發(fā)客戶端請(qǐng)求，同時(shí)確保沒有一個(gè)服務(wù)器過載，可以降低性能。如果服務(wù)器出現(xiàn)故障，負(fù)載均衡器會(huì)將流量重定向到其它正常的服務(wù)器上。

總結(jié)

這一節(jié)主要講了負(fù)載均衡在網(wǎng)站后臺(tái)建設(shè)中的應(yīng)用和代理的概念，負(fù)載均衡算法和正/反向代理的概念也是面試中容易碰到的基礎(chǔ)問題，是初學(xué)者必須掌握的概念。

以上就是分布式架構(gòu)中關(guān)于正向代理反向代理面試提問的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于分布式架構(gòu)正向代理反向代理面試的資料請(qǐng)關(guān)注服務(wù)器之家其它相關(guān)文章！

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