Linux 查看系统状态
一、/proc 的意义及说明
在 Linux 中查看各种状态，其实质是查看内核中相关进程的数据结构中的项，通过工具将其格式化后输出出来。但是内核的数据是绝对不能随意查看或更改的，至少不能直接去修改。所以，在 linux 上出现了伪文件系统 /proc，它是内核中各属性或状态向外提供访问和修改的接口，记录了内核自己的数据信息，各进程独立的数据信息，统计信息等。绝大多数文件都是只读不可改的，即使对 root 也一样，但 /proc/sys 除外。
在 /proc/ 目录下，其中数字命名的目录对应的是各进程的 pid 号，其内的文件记录的都是该进程当前的数据信息，且都是只读的，例如记录命令信息的 cmdline 文件，进程使用哪颗 cpu 信息 cpuset，进程占用内存的信息 mem 文件，进程 IO 信息 io 文件等其他各种信息文件。非数字命名的目录各有用途，例如 bus 表示总线信息，driver 表示驱动信息，fs 表示文件系统特殊信息，net 表示网络信息，tty 表示跟物理终端有关的信息，最特殊的两个是 /proc/self 和 /proc/sys。
先说 /proc/self 目录，它表示的是当前正在访问 /proc 目录的进程，因为 /proc 目录是内核数据向外记录的接口，所以当前访问 /proc 目录的进程表示的就是当前 cpu 正在执行的进程。如果执行 cat /proc/self/cmdline，会发现其结果总是该命令本身，因为 cat 是手动敲入的命令，它是重要性进程，cpu 会立即执行该命令。
再说 /proc/sys 这个目录，该目录是为管理员提供用来修改内核运行参数的，所以该目录中的文件对 root 都是可写的，例如管理数据包转发功能的 /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 文件。使用 sysctl 命令修改内核运行参数，其本质也是修改 /proc/sys 目录中的文件。
二、查看进程信息
1、pstree 命令
pstree 命令将以树的形式显示进程信息，默认树的分支是收拢的，也不显示 pid，要显示这些信息需要指定对应的选项。
pstree [-a] [-c] [-h] [-l] [-p] [pid]
选项说明：
-a：显示进程的命令行
-c：展开分支
-h：高亮当前正在运行的进程及其父进程
-p：显示进程 pid，此选项也将展开分支
-l：允许显示长格式进程。默认在显示结果中超过 132 个字符时将截断后面的字符$ pstree -h
systemd─┬─ModemManager───2*[{ModemManager}]
├─NetworkManager───2*[{NetworkManager}]
├─crond
├─kdeinit5─┬─2*[file.so]
│ ├─kaccess───2*[{kaccess}]
│ ├─kded5───5*[{kded5}]
│ └─klauncher───2*[{klauncher}]
├─kwalletd5───2*[{kwalletd5}]
├─sddm─┬─Xorg───6*[{Xorg}]
│ ├─sddm-helper───startplasma-x11─┬─plasma_session───{plasma_session}
│ │ └─{startplasma-x11}
│ └─{sddm}
├─start_kdeinit
├─systemd─┬─(sd-pam)
│ ├─at-spi-bus-laun─┬─dbus-daemon
│ │ └─3*[{at-spi-bus-laun}]
│ ├─at-spi2-registr───2*[{at-spi2-registr}]
│ ├─dbus-daemon
│ ├─dconf-service───2*[{dconf-service}]
│ ├─gvfsd───2*[{gvfsd}]
│ ├─gvfsd-fuse───5*[{gvfsd-fuse}]
│ ├─kactivitymanage───5*[{kactivitymanage}]
│ ├─kglobalaccel5───2*[{kglobalaccel5}]
│ ├─kscreen_backend───2*[{kscreen_backend}]
│ ├─pipewire───{pipewire}
│ ├─pulseaudio─┬─gsettings-helpe───3*[{gsettings-helpe}]
│ │ └─{pulseaudio}
│ ├─spectacle───3*[{spectacle}]
│ ├─xdg-desktop-por───5*[{xdg-desktop-por}]
│ ├─xdg-desktop-por───3*[{xdg-desktop-por}]
│ ├─xdg-document-po───5*[{xdg-document-po}]
│ └─xdg-permission-───2*[{xdg-permission-}]
├─systemd-journal
├─systemd-logind
├─systemd-timesyn───{systemd-timesyn}
├─systemd-udevd
├─udisksd───4*[{udisksd}]
├─upowerd───2*[{upowerd}]
├─wpa_supplicant
└─xembedsniproxy───2*[{xembedsniproxy}]2、ps 命令
ps 命令查看当前这一刻的进程信息，注意查看的是静态进程信息，要查看随时刷新的动态进程信息 (如 windows 的进程管理器那样，每秒刷新一次)，使用 top 或 htop 命令。选项很多，其实只需知道一个用法 ps -aux 足以，选项 "a" 表示列出依赖于终端的进程，选项 "x" 表示列出不依赖于终端的进程，所以两者结合就表示列出所有进程，选项 "u" 表示展现的进程信息是以用户为导向的。
$ ps aux | head
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1 0.0 0.0 187744 10240 ? Ss 10:01 0:01 /sbin/init
root 2 0.0 0.0 0 0 ? S 10:01 0:00 [kthreadd]
root 3 0.0 0.0 0 0 ? I< 10:01 0:00 [rcu_gp]
root 4 0.0 0.0 0 0 ? I< 10:01 0:00 [rcu_par_gp]
root 6 0.0 0.0 0 0 ? I< 10:01 0:00 [kworker/0:0H-kblockd]
root 8 0.0 0.0 0 0 ? I< 10:01 0:00 [mm_percpu_wq]
root 9 0.0 0.0 0 0 ? S 10:01 0:00 [ksoftirqd/0]
root 10 0.0 0.0 0 0 ? I 10:01 0:02 [rcu_preempt]
root 11 0.0 0.0 0 0 ? S 10:01 0:00 [rcuc/0]各列的意义：
- %CPU：表示 CPU 占用百分比，注意，CPU 的衡量方式是占用时间，而不是 cpu 工作强度的状态。
- %MEM：表示各进程所占物理内存百分比。
- VSZ：表示各进程占用的虚拟内存，也就是其在线性地址空间中实际占用的内存。单位为 kb。
- RSS：表示各进程占用的实际物理内存。单位为 Kb。
- TTY：表示属于哪个终端的进程，"?" 表示不依赖于终端的进程。
STAT：进程所处的状态。
- D：不可中断睡眠
- R：运行中或等待队列中的进程(running/runnable)
- S：可中断睡眠
- T：进程处于 stopped 状态
- Z：僵尸进程
- <：高优先级进程
- N：低优先级进程
- L：该进程在内存中有被锁定的页
- s：表示该进程是 session leader，即进程组的首进程。例如管道左边的进程，shell 脚本中的 shell 进程
- l：表示该进程是一个线程
- +：表示是前端进程。前端进程一般来说都是依赖于终端的
- START：表示进程是何时被创建的
- TIME：表示各进程占用的 CPU 时间
- COMMAND：表示进程的命令行。如果是内核线程，则使用方括号 "[]" 包围
另外常用的 ps 选项是 ps -elf。其中 "-e" 表示输出全部进程信息，"-f" 和 "-l" 分别表示全格式输出和长格式输出。全格式会输出 cmd 的全部参数。
$ ps -elf |head
F S UID PID PPID C PRI NI ADDR SZ WCHAN STIME TTY TIME CMD
4 S root 1 0 0 80 0 - 46936 - 10:01 ? 00:00:01 /sbin/init
1 S root 2 0 0 80 0 - 0 - 10:01 ? 00:00:00 [kthreadd]
1 I root 3 2 0 60 -20 - 0 - 10:01 ? 00:00:00 [rcu_gp]
1 I root 4 2 0 60 -20 - 0 - 10:01 ? 00:00:00 [rcu_par_gp]
1 I root 6 2 0 60 -20 - 0 - 10:01 ? 00:00:00 [kworker/0:0H-kblockd]
1 I root 8 2 0 60 -20 - 0 - 10:01 ? 00:00:00 [mm_percpu_wq]
1 S root 9 2 0 80 0 - 0 - 10:01 ? 00:00:00 [ksoftirqd/0]
1 I root 10 2 0 58 - - 0 - 10:01 ? 00:00:06 [rcu_preempt]
1 S root 11 2 0 58 - - 0 - 10:01 ? 00:00:00 [rcuc/0]
各列的意义：
- F：程序的标志位。0 表示该程序只有普通权限，4 表示具有 root 超级管理员权限，1 表示该进程被创建的时候只进行了 fork，没有进行 exec
- S：进程的状态位，注意 ps 选项加了 "-" 的是非 BSD 风格选项，不会有 "s""<""N""+"等的状态标识位
- C：CPU 的百分比，衡量方式是占用时间
- PRI：进程的优先级，值越小，优先级越高，越早被调度类选中运行
- NI：进程的 NICE 值，值为 -20 到 19，影响优先级的方式是 PRI(new)=PRI(old)+NI，越小将导致进程优先级越高。
- ：但要注意，NICE 值只能影响非实时进程。
- ADDR：进程在物理内存中哪个地方。
- SZ：进程占用的实际物理内存
- WCHAN：若进程处于睡眠状态，将显示其对应内核线程的名称，若进程为 R 状态，则显示"-"
3、uptime 命令
显示当前时间，已开机运行多少时间，当前有多少用户已登录系统，以及 3 个平均负载值。
$ uptime
15:16:52 up 1 day, 3:31, 6 users, load average: 2.95, 3.14, 3.15所谓负载率 (load)，即特定时间长度内，cpu 运行队列中的平均进程数(包括线程)，一般平均每分钟每核的进程数小于 3 都认为正常，大于 5 时负载已经非常高。在 UNIX 系统中，运行队列包括 cpu 正在执行的进程和等待 cpu 的进程(即所谓的可运行 runable)。在 Linux 系统中，还包括不可中断睡眠态(IO 等待) 的进程。运行队列中每出现一个进程，load 就加 1，进程每退出运行队列，Load 就减 1。如果是多核 cpu，则还要除以核数。
例如，单核 cpu 上的负载值为 "1.73 0.60 7.98" 时，表示：
最近 1 分钟：1.73 表示平均可运行的进程数，这一分钟要一直不断地执行这 1.73 个进程。0.73 个进程等待该核 cpu。
最近 5 分钟：平均进程数还不足 1，表示该核 cpu 在过去 5 分钟空闲了 40% 的时间。
最近 15 分钟：7.98 表示平均可运行的进程数，这 15 分钟要一直不断地执行这 7.98 个进程。
结合前 5 分钟的结果，说明前 15- 前 10 分钟时间间隔内，该核 cpu 的负载非常高。
如果是多核 cpu，则还要将结果除以核数。例如 4 核时，某个最近一分钟的负载值为 3.73，则意味着有 3.73 个进程在运行队列中，这些进程可被调度至 4 核中的任何一个核上运行。最近 1 分钟的负载值为 1.6，表示这一分钟内每核 cpu 都空闲 (1-1.6/4)=60% 的时间。
所以，load 的理想值是正好等于 CPU 的核数，小于核数的时候表示 cpu 有空闲，超出核数的时候表示有进程在等待 cpu，即系统资源不足。
4、top、htop 以及 iftop 命令
top 命令查看动态进程状态，默认每 5 秒刷新一次。
top 选项说明：
-d：指定top刷新的时间间隔，默认是5 秒
-b：批处理模式，每次刷新分批显示
-n：指定top刷新几次就退出，可以配合-b使用
-p：指定监控的pid，指定方式为-pN1 -pN2 ...或-pN1, N2 [,...]
-u：指定要监控的用户的进程，可以是uid也可以是user_name在 top 动态模式下，按下各种键可以进行不同操作。使用 "h" 或 "?" 可以查看相关键的说明。
- 1 ：(数字一)表示是否要在 top 的头部显示出多个 cpu 信息
- H ：表示是否要显示线程，默认不显示
- c,S ： c 表示是否要展开进程的命令行，S 表示显示的 cpu 时间是否是累积模式，cpu 累积模式下已死去的子进程 cpu 时间会累积到父进程中
- x,y ：x 高亮排序的列，y 表示高亮 running 进程
- u ：仅显示指定用户的进程
- n or #：设置要显示最大的进程数量
- k ：杀进程
- q ：退出 top
- P ：以 CPU 的使用资源排序显示
- M ：以 Memory 的使用资源排序显示
- N ：以 PID 来排序
- 第 1 行：和 w 命令的第一行一样，也和 uptime 命令的结果一样。此行各列分别表示 "当前时间"、"已开机时长"、"当前在线用户"、"前 1、5、15 分钟平均负载率"。
- 第 2 行：分别表示总进程数、running 状态的进程数、睡眠状态的进程数、停止状态进程数、僵尸进程数。
- 第 3 - 6 行：每颗 cpu 的状况。
- us = user mode
- sy = system mode
- ni = low priority user mode (nice)(用户空间中低优先级进程的 cpu 占用百分比)
- id = idle task
- wa = I/O waiting
- hi = servicing IRQs(不可中断睡眠，hard interruptible)
- si = servicing soft IRQs(可中断睡眠，soft interruptible)
- st = steal (time given to other DomU instances)(被偷走的 cpu 时间，一般被虚拟化软件偷走)
- 第 7 - 8 行：从字面意思理解即可。
- VIRT：虚拟内存总量
- RES：实际内存总量
- SHR：共享内存量
- TIME：进程占用的 cpu 时间(若开启了时间累积模式，则此处显示的是累积时间)
top 命令虽然非常强大，但是太老了。所以有了新生代的 top 命令 htop。htop 默认没有安装，需要手动安装。htop 可以使用鼠标完成点击选中。其他使用方法和 top 类似，使用 h 查看各按键意义即可。iftop 用于动态显示网络接口的数据流量。用法也很简单，按下 h 键即可获取帮助。
4、vmstat 命令
vmstat 是 Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，可用来监控 CPU 使用、进程状态、内存使用、虚拟内存使用、硬盘输入 / 输出状态等信息。
用法：
vmstat [options] [delay [count]]
选项：
-a, --active active/inactive memory
-f, --forks number of forks since boot
-m, --slabs slabinfo
-n, --one-header do not redisplay header
-s, --stats event counter statistics
-d, --disk disk statistics
-D, --disk-sum summarize disk statistics
-p, --partition <dev> partition specific statistics
-S, --unit <char> define display unit
-w, --wide wide output
-t, --timestamp show timestamp
其中各列的意义如下：
Procs
- r: 等待运行的进程数
- b: 不可中断睡眠的进程数
- w: 被交换出去的可运行的进程数
Memory - swpd: 虚拟内存使用总量
- free: 空闲内存量
- buff: buffer 占用的内存量 (buffer 用于缓冲)
- cache: cache 占用的内存量 (cache 用于缓存)
Swap - si: 从磁盘加载到 swap 分区的数据流量，单位为 "kb/s"
- so: 从 swap 分区写到磁盘的数据流量，单位为 "kb/s"
IO - bi: 从块设备接受到数据的速率，单位为 blocks/s
- bo: 发送数据到块设备的速率，单位为 blocks/s
System - in: 每秒中断数，包括时钟中断数量
- cs: 每秒上下文切换次数
CPU：统计的是 cpu 时间百分比，具体信息和 top 的 cpu 统计列一样 - us: CPU 使用时间
- sy: CPU 系统使用时间
- id: 闲置时间
5、iostat 命令
iostat 主要统计磁盘或分区的整体使用情况。也可以输出 cpu 信息，甚至是 NFS 网络文件系统的信息。同 vmstat/sar 一样，第一次统计的都是自系统开机起的平均统计信息。使用命令 iostat 需要安装 sysstat 包。
iostat [ -c ] [ -d ] [ -n -h ][ -k | -m ] [ -p [device][,...] ] [ interval [ count ] ]
选项说明：
-c：统计cpu信息
-d：统计磁盘信息
-n：统计NFS文件系统信息
-h：使NFS统计信息更人类可读化
-k：指定以kb/s为单位显示
-m：指定以mb/s为单位显示
-p：指定要统计的设备名称
-y：指定不显示第一次统计信息，即不显示自开机起的统计信息。
interval：刷新时间间隔
count：总统计次数$ iostat
Linux 5.2.21-1-MANJARO (kdkj2-pc) 2019年11月12日 _x86_64_ (6 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
30.16 0.00 3.06 1.58 0.00 65.20
Device tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_dscd/s kB_read kB_wrtn kB_dscd
sda 501.05 9754.67 8651.71 0.00 1012752945 898240888 0各列的意义都很清晰，从字面即可理解。
- tps：每秒 transfer 速率 (transfers per second), 一次对物理设备的 IO 请求为一个 transfer，但多个逻辑请求可能只组成一个 transfer
- Blk_read/s：每秒读取的 block 数量
- Blk_wrtn/s：每秒写入的 block 总数
- Blk_read：读取的总 block 数量
- Blk_wrtn：写入的总 block 数量
6、sar 命令
sar 是一个非常强大的性能分析工具，它可以获取系统的 cpu/ 等待队列 / 磁盘 IO/ 内存 / 网络等性能指标。功能多的必然结果是选项多，应用复杂，但只要知道一些常用的选项足以。
sar [options] [-o filename] [delay [count] ]
选项说明：
-A：显示系统所有资源运行状况
-b：显示磁盘IO和tranfer速率信息，和iostat的信息一样，是总体IO统计信息
-d：显示磁盘在刷新时间间隔内的活跃情况，可以指定一个或多个设备，和-b不同的是，它显示的是单设备的IO、transfer信息。
：建议配合-p使用显示友好的设备名，否则默认显示带主次设备号的设备名
-P：显示指定的某颗或某几颗cpu的使用情况。指定方式为，-P 0,1,2,3或ALL。
-u：显示每颗cpu整体平均使用情况。-u和-P的区别通过下面的示例很容易区分。
-r：显示内存在刷新时间间隔内的使用情况
-n：显示网络运行状态。后可接DEV/NFS/NFSD/ALL等多种参数。
：DEV表示显示网路接口信息，NFS和NFSD分别表示显示NFS客户端服务端的流量信息，ALL表示显示所有信息。
-q：显示等待队列大小
-o filename：将结果存入到文件中
delay：状态刷新时间间隔
count：总共刷新几次7、free 命令
free 用于查看内存使用情况。
free [options]
选项说明：
-h：人类可读方式显式单位
-m：以MB为显示单位
-w：宽版输出，将缓冲和缓存分开单独显示
-s：动态查看内存信息时的刷新时间间隔
-c：一共要刷新多少次退出free$ free -h
总计 已用 空闲 共享 缓冲/缓存 可用
内存： 15Gi 9.5Gi 605Mi 132Mi 5.4Gi 6.1Gi
交换： 15Gi 350Mi 15Gi