每個(gè) Linux 系統(tǒng)管理員都應(yīng)該知道如何驗(yàn)證硬件、資源和主要進(jìn)程的完整性和可用性。另外，基于每個(gè)用戶設(shè)置資源限制也是其中一項(xiàng)必備技能。

在這篇文章中，我們會(huì)介紹一些能夠確保系統(tǒng)硬件和軟件正常工作的方法，這些方法能夠避免潛在的會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境下線或錢財(cái)損失的問題發(fā)生。

報(bào)告 Linux 進(jìn)程統(tǒng)計(jì)信息

你可以使用 mpstat 單獨(dú)查看每個(gè)處理器或者系統(tǒng)整體的活動(dòng)，可以是每次一個(gè)快照或者動(dòng)態(tài)更新。

為了使用這個(gè)工具，你首先需要安裝 sysstat：

# yum update && yum install sysstat [基于 CentOS 的系統(tǒng)]  
# aptitutde update && aptitude install sysstat [基于 Ubuntu 的系統(tǒng)] 
# zypper update && zypper install sysstat [基于 openSUSE 的系統(tǒng)] 

你可以在 Linux 中學(xué)習(xí) Sysstat 和其中的工具 mpstat、pidstat、iostat 和 sar,了解更多和 sysstat 和其中的工具相關(guān)的信息。

安裝完 mpstat 之后，就可以使用它生成處理器統(tǒng)計(jì)信息的報(bào)告。

你可以使用下面的命令每隔 2 秒顯示所有 CPU(用-P ALL 表示)的 CPU 利用率(-u)，共顯示3次。

# mpstat -P ALL -u 2 3 

示例輸出：

Linux 3.19.0-32-generic (tecmint.com) Wednesday 30 March 2016 _x86_64_ (4 CPU) 
 
11:41:07 IST CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle  
11:41:09 IST all 5.85 0.00 1.12 0.12 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 92.91  
11:41:09 IST 0 4.48 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 94.53  
11:41:09 IST 1 2.50 0.00 0.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 97.00  
11:41:09 IST 2 6.44 0.00 0.99 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 92.57  
11:41:09 IST 3 10.45 0.00 1.99 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 87.56  
11:41:09 IST CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle 
 
11:41:11 IST all 11.60 0.12 1.12 0.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 86.66  
11:41:11 IST 0 10.50 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 88.50  
11:41:11 IST 1 14.36 0.00 1.49 2.48 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 81.68  
11:41:11 IST 2 2.00 0.50 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 96.50  
11:41:11 IST 3 19.40 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 79.60  
11:41:11 IST CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle  
11:41:13 IST all 5.69 0.00 1.24 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 93.07
  
11:41:13 IST 0 2.97 0.00 1.49 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 95.54  
11:41:13 IST 1 10.78 0.00 1.47 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 87.75  
11:41:13 IST 2 2.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 97.00  
11:41:13 IST 3 6.93 0.00 0.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 92.57  
Average: CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle  
Average: all 7.71 0.04 1.16 0.21 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 90.89  
Average: 0 5.97 0.00 1.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 92.87 
 
Average: 1 9.24 0.00 1.16 0.83 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 88.78  
Average: 2 3.49 0.17 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 95.35  
Average: 3 12.25 0.00 1.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 86.59  

要查看指定的 CPU（在下面的例子中是 CPU 0），可以使用：

# mpstat -P 0 -u 2 3 

示例輸出：

Linux 3.19.0-32-generic (tecmint.com)   Wednesday 30 March 2016     _x86_64_    (4 CPU) 
11:42:08  IST  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle 
11:42:10  IST    0    3.00    0.00    0.50    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   96.50 
11:42:12  IST    0    4.08    0.00    0.00    2.55    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   93.37 
11:42:14  IST    0    9.74    0.00    0.51    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   89.74 
Average:       0    5.58    0.00    0.34    0.85    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   93.23 

上面命令的輸出包括這些列：

• CPU： 整數(shù)表示的處理器號(hào)或者 all 表示所有處理器的平均值。
• %usr： 運(yùn)行在用戶級(jí)別的應(yīng)用的 CPU 利用率百分?jǐn)?shù)。
• %nice： 和 %usr相同，但有 nice 優(yōu)先級(jí)。
• %sys： 執(zhí)行內(nèi)核應(yīng)用的 CPU 利用率百分比。這不包括用于處理中斷或者硬件請(qǐng)求的時(shí)間。
• %iowait： 指定(或所有)CPU 的空閑時(shí)間百分比，這表示當(dāng)前 CPU 處于 I/O 操作密集的狀態(tài)。
• %irq： 用于處理硬件中斷的時(shí)間所占百分比。
• %soft： 和%irq相同，但是是軟中斷。
• %steal： 虛擬機(jī)非自主等待(時(shí)間片竊取)所占時(shí)間的百分比，即當(dāng)虛擬機(jī)在競爭 CPU 時(shí)所從虛擬機(jī)管理程序那里“贏得”的時(shí)間。應(yīng)該保持這個(gè)值盡可能小。如果這個(gè)值很大，意味著虛擬機(jī)正在或者將要停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
• %guest： 運(yùn)行虛擬處理器所用的時(shí)間百分比。
• %idle： CPU 沒有運(yùn)行任何任務(wù)所占時(shí)間的百分比。如果你觀察到這個(gè)值很小，意味著系統(tǒng)負(fù)載很重。在這種情況下，你需要查看詳細(xì)的進(jìn)程列表、以及下面將要討論的內(nèi)容來確定這是什么原因?qū)е碌摹?/li>

運(yùn)行下面的命令使處理器處于極高負(fù)載，然后在另一個(gè)終端執(zhí)行 mpstat 命令：

# dd if=/dev/zero of=test.iso bs=1G count=1  
# mpstat -u -P 0 2 3 
# ping -f localhost # Interrupt with Ctrl + C after mpstat below completes 
# mpstat -u -P 0 2 3 

最后，和 “正常” 情況下 mpstat 的輸出作比較：

Linux 處理器相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息報(bào)告

正如你在上面圖示中看到的，在前面兩個(gè)例子中，根據(jù)%idle的值可以判斷 CPU 0 負(fù)載很高。

在下一部分，我們會(huì)討論如何識(shí)別資源饑餓型進(jìn)程，如何獲取更多和它們相關(guān)的信息，以及如何采取恰當(dāng)?shù)拇胧?/p>

Linux 進(jìn)程報(bào)告

我們可以使用有名的ps命令，用-eo選項(xiàng)(根據(jù)用戶定義格式選中所有進(jìn)程) 和--sort選項(xiàng)(指定自定義排序順序)按照 CPU 使用率排序列出進(jìn)程，例如：

# ps -eo pid,ppid,cmd,%cpu,%mem --sort=-%cpu 

上面的命令只會(huì)顯示PID、PPID、和進(jìn)程相關(guān)的命令、 CPU 使用率以及 RAM 使用率，并按照 CPU 使用率降序排序。創(chuàng)建 .iso 文件的時(shí)候運(yùn)行上面的命令，下面是輸出的前面幾行：

 根據(jù) CPU 使用率查找進(jìn)程

一旦我們找到了感興趣的進(jìn)程(例如PID=2822的進(jìn)程)，我們就可以進(jìn)入/proc/PID(本例中是/proc/2822) 列出目錄內(nèi)容。

這個(gè)目錄就是進(jìn)程運(yùn)行的時(shí)候保存多個(gè)關(guān)于該進(jìn)程詳細(xì)信息的文件和子目錄的目錄。

例如：

• /proc/2822/io：包括該進(jìn)程的 IO 統(tǒng)計(jì)信息(IO 操作時(shí)的讀寫字符數(shù))。
• /proc/2822/attr/current：顯示了進(jìn)程當(dāng)前的 SELinux 安全屬性。
• /proc/2822/cgroup：如果啟用了 CONFIGCGROUPS 內(nèi)核設(shè)置選項(xiàng)，這會(huì)顯示該進(jìn)程所屬的控制組(簡稱cgroups)，你可以使用下面命令驗(yàn)證是否啟用了 CONFIGCGROUPS：

# cat /boot/config-$(uname -r) | grep -i cgroups 

如果啟用了該選項(xiàng)，你應(yīng)該看到：

CONFIG_CGROUPS=y 

根據(jù)紅帽企業(yè)版 Linux 7 資源管理指南第一到四章的內(nèi)容、openSUSE 系統(tǒng)分析和調(diào)優(yōu)指南第九章、Ubuntu 14.04 服務(wù)器文檔Control Groups 章節(jié)，你可以使用cgroups管理每個(gè)進(jìn)程允許使用的資源數(shù)目。

/proc/2822/fd這個(gè)目錄包含每個(gè)打開的描述進(jìn)程的文件的符號(hào)鏈接。下面的截圖顯示了 tty1(第一個(gè)終端) 中創(chuàng)建 .iso 鏡像進(jìn)程的相關(guān)信息：

 查找 Linux 進(jìn)程信息

上面的截圖顯示 stdin(文件描述符 0)、stdout(文件描述符 1)、stderr(文件描述符 2) 相應(yīng)地被映射到 /dev/zero、/root/test.iso 和 /dev/tty1。

在 Linux 中為每個(gè)用戶設(shè)置資源限制

如果你不夠小心、讓任意用戶使用不受限制的進(jìn)程數(shù)，最終你可能會(huì)遇到意外的系統(tǒng)關(guān)機(jī)或者由于系統(tǒng)進(jìn)入不可用的狀態(tài)而被鎖住。為了防止這種情況發(fā)生，你應(yīng)該為用戶可以啟動(dòng)的進(jìn)程數(shù)目設(shè)置上限。

你可以在 /etc/security/limits.conf 文件末尾添加下面一行來設(shè)置限制：

* hard nproc 10 

第一個(gè)字段可以用來表示一個(gè)用戶、組或者所有人(*)， 第二個(gè)字段強(qiáng)制限制可以使用的進(jìn)程數(shù)目(nproc) 為 10。退出并重新登錄就可以使設(shè)置生效。

然后，讓我們來看看非 root 用戶(合法用戶或非法用戶) 試圖引起 shell fork 炸彈時(shí)會(huì)發(fā)生什么。如果我們沒有設(shè)置限制， shell fork 炸彈會(huì)無限制地啟動(dòng)函數(shù)的兩個(gè)實(shí)例，然后無限循環(huán)地復(fù)制任意一個(gè)實(shí)例。最終導(dǎo)致你的系統(tǒng)卡死。

但是，如果使用了上面的限制，fort 炸彈就不會(huì)成功，但用戶仍然會(huì)被鎖在外面直到系統(tǒng)管理員殺死相關(guān)的進(jìn)程。

 運(yùn)行 Shell Fork 炸彈

提示：limits.conf文件中可以查看其它 ulimit 可以更改的限制。

其它 Linux 進(jìn)程管理工具

除了上面討論的工具， 一個(gè)系統(tǒng)管理員還可能需要：

a) 通過使用 renice 調(diào)整執(zhí)行優(yōu)先級(jí)(系統(tǒng)資源的使用)。這意味著內(nèi)核會(huì)根據(jù)分配的優(yōu)先級(jí)(眾所周知的 “niceness”，它是一個(gè)范圍從-20到19的整數(shù))給進(jìn)程分配更多或更少的系統(tǒng)資源。

這個(gè)值越小，執(zhí)行優(yōu)先級(jí)越高。普通用戶(而非 root)只能調(diào)高他們所有的進(jìn)程的 niceness 值(意味著更低的優(yōu)先級(jí))，而 root 用戶可以調(diào)高或調(diào)低任何進(jìn)程的 niceness 值。

renice 命令的基本語法如下：

# renice [-n] <new priority> <UID, GID, PGID, or empty> identifier 

如果 new priority 后面的參數(shù)沒有(為空)，默認(rèn)就是 PID。在這種情況下，PID=identifier 的進(jìn)程的 niceness 值會(huì)被設(shè)置為<new priority>

b) 需要的時(shí)候中斷一個(gè)進(jìn)程的正常執(zhí)行。這也就是通常所說的“殺死”進(jìn)程。實(shí)質(zhì)上，這意味著給進(jìn)程發(fā)送一個(gè)信號(hào)使它恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)束運(yùn)行并以有序的方式釋放任何占用的資源。

按照下面的方式使用 kill 命令殺死進(jìn)程：

# kill PID 

另外，你也可以使用pkill結(jié)束指定用戶(-u)、指定組(-G), 甚至有共同的父進(jìn)程 ID (-P)的所有進(jìn)程。這些選項(xiàng)后面可以使用數(shù)字或者名稱表示的標(biāo)識(shí)符。

# pkill [options] identifier 

例如：

殺死組GID=1000的所有進(jìn)程.

# pkill -G 1000 

殺死PPID 是 4993的所有進(jìn)程.

# pkill -P 4993 

在運(yùn)行pkill之前，先用pgrep測(cè)試結(jié)果、或者使用-l選項(xiàng)列出進(jìn)程名稱是一個(gè)很好的辦法。它需要和pkill相同的參數(shù)、但是只會(huì)返回進(jìn)程的 PID(而不會(huì)有其它操作)，而pkill會(huì)殺死進(jìn)程。

# pgrep -l -u gacanepa 

用下面的圖片說明：

 在 Linux 中查找用戶運(yùn)行的進(jìn)程

總結(jié)

在這篇文章中我們探討了一些監(jiān)控資源使用的方法，以便驗(yàn)證 Linux 系統(tǒng)中重要硬件和軟件組件的完整性和可用性。我們也學(xué)習(xí)了如何在特殊情況下采取恰當(dāng)?shù)拇胧?通過調(diào)整給定進(jìn)程的執(zhí)行優(yōu)先級(jí)或者結(jié)束進(jìn)程)。我們希望本篇中介紹的概念能對(duì)你有所幫助。