系統監控

1. 系統監視和進程控制工具—top和free
1) 掌握top命令的功能：top命令是Linux下常用的性能分析工具,能夠實時顯示系統中各個進程的資源占用狀況,類似於Windows的任務管理器。
2) 了解使用top命令列出系統狀態時，系統默認每5秒刷新一下屏幕上的顯示結果。

1. 第一行是任務隊列信息

2. 第二、三行為進程和CPU的信息

3. 第四五行為內存信息。

4. 進程信息

cpu利用率與load average

cpu是用來幹活的，按照這個層面去理解，每個碼農都是一個cpu

cpu利用率：上一天班的時間是8個小時，而碼農敲代碼的時間為2個小時，2/8=0.25 ,25%就是碼農在一天的時間內的利用率（正常情況，cpu利用率<70%）

cpu負載：公司在一分鐘內為某個碼農安排了3個任務，而1分鐘內該碼農能做6個任務，那麽該碼農一分鐘內的負載為0.5

　　 如果公司在5分鐘內為某個碼農安排了100個任務，而5分鐘內該碼農只能做50個任務，那麽該碼農5分鐘內的負載為2.0，即超負荷運轉

　　　　 cpu負載<=1:能正常應付

cpu負載>1:超負荷運轉

　　　　 如果有4核，相當於將100個任務交給4個碼農去幹，如果每個碼農的負載都是100%，那麽整體的cpu負載達到4.0則是很正常的現象

多核cpu， load average 應該 <= cpu核數 * 0.7

為何要有1分鐘，5分鐘，15分鐘三種cpu負載？

　　其實之所以要給出3個值，就是希望我們能結合起來看。或者說希望展示一個動態的圖表式的數據，比如最近一分鐘顯示負載120%。而最近5分鐘和15分鐘顯示負載為50%。可能你不用太過擔心。但是如果你發現系統的負載一直維持在120%以上，就必須要提高硬件配置了。

cpu利用率和cpu負載過高，都是不好的現象，但是也有可能出現，低利用率，高負載的情況：

　　為一個碼農分配了100個項目，毫無疑問，該碼農的負載是很高的，但是碼農在具體去做一個項目時，可能會碰到需要購買機器，或者查詢資料等耗費時間的問題，真正動手寫代碼的時間可能很短，而這段時間才是碼農真正為公司幹活的時間，如果每個項目都有類似這種問題，那麽100個項目加到一起，碼農真正工作的時間也不會太多，這就造成了低利用率。

　　在兩種情況下會導致一個進程在邏輯上不能運行，

　　1. 進程掛起是自身原因，遇到I/O阻塞，便要讓出CPU讓其他進程去執行，這樣保證CPU一直在工作

　　2. 與進程無關，是操作系統層面，可能會因為一個進程占用時間過多，或者優先級等原因，而調用其他的進程去使用CPU。

　　因而一個進程有三種狀態

3) 掌握free命令的功能：顯示內存的使用狀態。(下圖centos6中查看效果，用二維數組代表FO即free output)

                   1          2          3          4          5          6
1              total       used       free     shared    buffers     cached
2 Mem:      24677460   23276064    1401396          0     870540   12084008
3 -/+ buffers/cache:   10321516   14355944
4 Swap:     25151484     224188   24927296

從操作系統的角度：

　　物理內存FO[2][1]=24677460KB

　　物理內存被使用的內存FO[2][2]=23276064KB

　　可以用內存F[2][3]=1401396KB

　　等式：FO[2][1] = FO[2][2] + FO[2][3]

　　共享內存F[2][4]=0,表示幾個進程共享的內存（數據共享）

　　F[2][5]=870540表示已經分配但是還未使用的buffers大小

　　F[2][6]=12084008表示已經分配但是還未使用的buffers大小

　　buffer和cache的解釋：

• A buffer is something that has yet to be "written" to disk.
  
• A cache is something that has been "read" from the disk and stored for later use.

　　也就是說buffer是用於存放要輸出到disk（塊設備）的數據的，而cache是存放從disk上讀出的數據。這二者是為了提高IO性能的，並由OS管理。

　　Linux和其他成熟的操作系統（例如windows），為了提高IO read的性能，總是要多cache一些數據，這也就是為什麽FO[2][6]（cached memory）比較大，而FO[2][3]比較小的原因。我們可以做一個簡單的測試

1. 釋放掉被系統cache占用的數據； echo 3>/proc/sys/vm/drop_caches
2. 讀一個大文件，並記錄時間；
3. 關閉該文件；
4. 重讀這個大文件，並記錄時間；

　　第二次讀應該比第一次快很多。

　　free輸出的第二行是從一個應用程序的角度看系統內存的使用情況。

• 對於FO[3][2]，即-buffers/cache，表示一個應用程序認為系統被用掉多少內存；
• 對於FO[3][3]，即+buffers/cache，表示一個應用程序認為系統還有多少內存；

　　因為被系統cache和buffer占用的內存可以被快速回收，所以通常FO[3][3]比FO[2][3]會大很多。

　　這裏還用兩個等式：

• FO[3][2] = FO[2][2] - FO[2][5] - FO[2][6]
• FO[3][3] = FO[2][3] + FO[2][5] + FO[2][6]

　　free命令的所有輸出值都是從/proc/meminfo中讀出的。

4) 掌握free命令的功能：顯示內存的使用狀態。(下面均為centos7中查看效果)

http://www.linuxatemyram.com/提到使用free命令查看Linux系統使用內存時，used一項會把當前cache的大小也會加進去，這樣會造成free這一欄顯示的內存特別少：

$ free -m
               total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           1504        1491          13           0         855      869
Swap:          2047           6        2041

可是實際上，cache根據應用程序的需要是可以回收利用的，因此free這一欄並不能真實地表現有多少“可以使用”的內存。實際系統可用內存應該以available數據為準。

linuxatemyram所提到的free命令也許是比較老的版本，我嘗試了RHEL 7.2，Ubuntu 16.04和Arch Linux這3個Linux發行版，均沒有出現used包含cache的情況：

$ free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:          64325       47437        3150        1860       13737       14373

另外，從man free命令中也可以得到，目前計算used的值是要減掉free和buff/cache的：

used Used memory (calculated as total – free – buffers – cache)

可以使用-w命令行選項得到buff和cache各自使用的數量：

$ free -wm
              total        used        free      shared     buffers       cache   available
Mem:          64325       48287        2476        1859        1430       12131       13524

需要註意的是，free表示的是當前完全沒有被程序使用的內存；而cache在有需要時，是可以被釋放出來以供其它進程使用的（當然，並不是所有cache都可以釋放，比如當前被用作ramfs的內存）。而available才真正表明系統目前可以提供給應用程序使用的內存。/proc/meminfo從3.14內核版本開始提供MemAvailable的值；在2.6.27~3.14版本之間，是free程序自己計算available的值；早於2.6.27版本，available的值則同free一樣。

2. 系統中進程的監控—ps（詳見linux系統管理P363）
1) 掌握進程的定義：進程是程序的一次動態執行。
2) 掌握守護進程的定義：守護進程是在後臺運行並提供系統服務的一些進程。
3) 掌握父進程、子進程的定義：當一個進程創建另一個進程時，第1個進程被稱為新進程的父進程，而新進程被稱為子進程。
4) 掌握ps命令的功能：用來顯示當前進程的狀態。
Ps –aux 顯示所有的與用戶相關的完整信息
系統中進程的監控pstree、kill

centos7默認沒有pstree，需要yum -y install psmisc
1) 掌握pstree命令的功能：以樹狀圖顯示程序。
2) 掌握pstree命令的用法舉例：
例如：列出PID為4729的進程的進程狀態樹的命令：pstree 4729
3) 掌握kill命令的功能：把一個信號發送給一個或多個進程。默認發送終止信號。
4) 靈活應用kill命令終止進程
例如：終止PID為3852的進程的命令：kill 3852
5) 靈活應用kill -9命令殺死進程
例如：殺死PID為3906的進程的命令：kill -9 3906
3. 掌握pgrep命令的功能：通過名稱或其他屬性查找進程
例如：查找名為firefox的進程的命令為：pgrep firefox
4. 掌握pkill命令的功能：通過名稱或其他屬性發信號給進程
例如：殺死名為firefox的進程的命令為：pkill firefox

硬盤分區、格式化及文件系統的管理一

1. 硬件設備與文件名的對應關系（詳見linux系統管理P297）
1) 掌握在Linux系統中，每個設備都被當初一個文件來對待。
2) 掌握各種設備在Linux中的文件名

2. 硬盤的結構及硬盤分區（詳見linux系統管理P301）
1) 了解為什麽要進行硬盤分區：
a) 更容易管理和控制系統，因為相關的文件和目錄都放在一個分區中。
b) 系統效率更高。
c) 可以限制用戶使用硬盤的份額（磁盤空間的大小）。
d) 更容易備份和恢復。
2) 掌握硬盤的邏輯結構：
一個硬盤邏輯上可以被劃分成塊、磁道、磁柱和分區。
3) 掌握塊的定義：塊是盤片上尋址（訪問）的最小單位，一個塊可以存儲一定字節的數據。
4) 掌握磁道的定義：磁道是由一系列頭尾相連的塊組成的圓圈。
5) 掌握磁柱的定義：磁柱是由一疊磁道，由在相同半徑上每個盤面的磁道所組成。
6) 掌握分區的定義：分區是由一組相鄰的磁柱所組成。
3. Linux系統中硬盤的分區（詳見linux系統管理P303）
1) 掌握硬盤分區的分類：硬盤的分區可以分為主分區、擴展分區和邏輯分區。
2) 掌握主分區的數量：在一個硬盤上最多可以劃分出4個主分區。
3) 了解Linux操作系統的內核支持每個硬盤上的分區數量還是有一定限制的，Linux內核在每個硬盤上可以最多支持：
a) 在SCSI硬盤上劃分15個分區（Partitions）。
b) 在IDE硬盤上劃分63個分區（Partitions）。
4. 使用fdisk和partprobe命令來管理硬盤分區（詳見linux系統管理P394）
1) 掌握fdisk命令的功能：創建磁盤分區。
2) 掌握fdisk命令列表中常用的命令：
a) d：刪除一個（已經存在的）分區，其中d是delete的第1個字母。
b) l：列出（已經存在的）分區的類型，其中l是list的第1個字母。
c) m：列出fdisk中使用的所有命令，其中m是menu的第1個字母。
d) n：添加一個新的分區，其中n是new的第1個字母。
e) p：列出分區表的內容，其中p是print的第1個字母。
f) q：退出fdisk，但是不存儲所做的變化，其中q是quit的第1個字母。
g) t：改變分區系統的id，其中t是title的第1個字母。
h) w：退出fdisk並存儲所做的變化，其中w是write的第1個字母。
3) 掌握partprobe命令的功能：重新初始化內存中內核的分區表。
5. 創建文件系統（數據的管理）（詳見linux系統管理P399）
1) 掌握格式化的定義：所謂的格式化就是將分區中的硬盤空間劃分成大小相等的一些數據塊（Blocks），以及設定這個分區中有多少個i節點可以使用等。
2) 掌握文件系統的定義：文件系統是操作系統用於明確磁盤或分區上的文件的方法和數據結構；即在磁盤上組織文件的方法。
3) 了解常用的文件系統類型
ext2：Linux系統中標準的文件系統
ext3：一種日誌式文件系統
ext4：一種針對ext3系統的擴展日誌式文件系統
lvm：邏輯盤卷管理
iso9660：目前唯一通用的光盤文件系統
4) 掌握mkfs命令的功能：格式化磁盤。
5) 靈活應用常用的格式化命令：
mkfs.文件系統類型
例如，將分區/dev/sdb1格式化為ext4文件系統的命令為：
mkfs.ext4 /dev/sdb1
6. 為一個分區設定label（分區名）（詳見linux系統管理P405）
1) 掌握e2label命令的功能：設定或查看一個設備的label名稱。
2) 靈活應用e2label命令設定label：
a) 例如：查看/dev/sdb1分區的label的命令為：
e2label /dev/sdb1
b) 例如：將/dev/sdb1分區的label設定為wg的命令：
e2label /dev/sdb1 wg

硬盤分區、格式化及文件系統的管理二

1. 文件系統的掛載與卸載

1) 掌握掛載的定義：掛載指將一個設備（通常是存儲設備）掛接到一個已存在的目錄上。
2) 掌握mount命令的功能：實現文件系統的掛載。
3) 靈活應用mount命令實現文件系統的掛載：
例如：將/dev/sdb1分區掛載到/wg目錄上的命令：
mount /dev/sdb1 /wg
4) 掌握umount命令的功能：實現文件系統的卸載。
5) 靈活應用umount命令實現文件系統的卸載：
例如：卸載/wg上的文件系統的命令：
umount /wg
2. 虛擬內存的概念以及設置與管理（詳見linux系統管理P414）
1) 掌握虛擬內存的定義：所謂虛擬內存就是一塊硬盤空間被當做內存使用，也被稱為交換分區（swap）。
2) 了解Linux交換分區的類型為：0x82
3) 掌握mkswap命令的功能：設置交換分區。
4) 掌握使用mkswap命令設置交換分區的用法舉例：
例如：將分區/dev/sdb2設置為交換分區的命令：mkswap /dev/sdb2
5) 掌握swapon命令的功能：啟動交換分區。
6) 掌握swapon –a命令的功能：啟動全部的交換分區。
7) 掌握swapon –s命令的功能：列出當前正在使用的所有系統交換分區的狀態。
8) 掌握使用swapon命令的用法舉例：
例如：啟用交換分區/dev/sdb2的命令：swapon /dev/sdb2
3. i節點（詳見linux系統管理P170）
1) 掌握i節點的定義：i節點實際上是一個數據結構，它存放了有關一個普通文件、目錄或其他文件系統對象的基本信息。
4. 符號（軟）鏈接（詳見linux系統管理P174）
1) 掌握符號鏈接的定義：符號鏈接是指向另一個文件的一個文件。
2) 掌握ln命令創建軟連接的用法舉例：
a) 為wolf/dog.wolf.baby文件建立一個dog_ wolf.boy符號鏈接並放在bodydog目錄中的命令：
ln –s wolf/dog.wolf.baby bodydog/dog_ wolf.boy
5. 硬鏈接（詳見linux系統管理P179）
1) 掌握硬鏈接的定義：一個硬鏈接（hard link）是一個文件名與一個i節點之間的對應關系，也可以認為一個硬鏈接是在所對應的文件上添加了一個額外的路徑名。
2) 掌握ln命令創建硬連接的用法舉例：
a) 為wolf/wolf.dog文件在backup目錄中建立一個名為wolf.dog2的硬鏈接命令：
ln wolf/wolf.dog backup/wolf.dog2
6. Linux系統中的文件類型（詳見linux系統管理P183）
1) 掌握Linux系統中常見的文件類型：
-：普通文件（regular file），也有人稱為正規文件。
d:目錄（directory）。
l：符號（軟）鏈接。
b:塊特殊文件（b是block的第1個字符），一般指塊設備，如硬盤。
c:字符特殊文件（c是character的第1個字符），一般指字符設備，如鍵盤。
7. 怎樣檢查磁盤空間（詳見linux系統管理P185）
1) 掌握df命令的功能：顯示文件系統中磁盤使用和空閑區的數量。
-a 顯示所有磁盤
-h 單位轉換
2) 掌握du命令的功能： 顯示目錄和文件的大小a h同上。

linux操作系統基礎篇（四）