Linux 設備管理和進程管理

設備管理

Linux系統中設備是用文件來表示的，每種設備都被抽象為設備文件的形式，這樣，就給應用程序一個一致的文件界面，方便應用程序和操作系統之間的通信。
設備文件集中放置在/dev目錄下，一般有幾千個，不管有沒有對應的真實設備，Linux系統在安裝的時候都會自動預先創建。

磁盤設備

Linux系統磁盤設備命名方式遵循一定的規則。

前兩個字母表示分區所在設備的類型：

  • hd：IDE硬盤
  • sd：SCSI硬盤(U盤，移動硬盤等)
    第三個字母表示分區在哪個設備上
  • hda：第一塊IDE硬盤
  • sda：第一塊SCSI硬盤
  • sdb：第二塊SCSI硬盤

數字表示分區的次序：

  • hda1:第一塊IDE硬盤第一分區
  • sdb2:第二塊SCSI硬盤第二個分區
    查看硬盤及分區情況
fdisk -l
lsblk

image.png

掛載的文件系統類型

可以掛載：ext、FAT、NTFS 、 ext2（extended file system ）、ext3、MINIX、MSDOS、SYSV

  1. Linux系統的第一個文件系統是Minix（文件名不能超過14個字符，文件大小不能超過64MB）
  2. ext：1992年設計，是第一個專為linux設計的文件系統，文件大小可到2GB，文件名支持255字符，性能不佳
  3. ext2： 1993年設計，提高性能
  4. ext3：采用日志式文件系統技術（Journaling File System，獨立的日志文件跟蹤磁盤內容的變化），目前各個linux發行版使用

VFS

Linux引進ext文件系統時有了一個重大的改進：把文件系統從操作系統和系統服務中分離出來，在它們之間使用了一個接口層—虛擬文件系統VFS(Virtual File System)

Linux系統可以支持多種文件系統，為此，必須使用一種統一的接口，這就是虛擬文件系統(VFS)。通過VFS將不同文件系統的實現細節隱藏起來，因而從外部看上去，所有的文件系統都是一樣的。

image.png

VFS并不是一個實際的文件系統：只存在于內存，系統啟動時建立，系統關閉時消亡

VFS功能包括：

  • 記錄可用文件系統的類型
  • 將設備與對應的文件系統聯系起來
  • 處理面向文件的通用操作
  • 涉及到針對文件系統的操作時，把他們映射到相關的物理文件系統

掛載設備信息

計算機系統中，所有的存儲設備都是以目錄樹的形式對文件進行管理的 。
在Linux系統中，所有的文件都是在以“/”目錄為根的一棵“大”目錄樹中進行管理。
如果要使用USB存儲設備、光盤或軟盤等存儲設備，必須將這些設備中的“小”目錄樹像嫁接一樣掛載（mount）到Linux系統的“大”目錄樹中。

image.png

掛載對象的文件系統類型：/proc/filesystems

vfat (fat32)     ext2    ext3     iso9660

掛載對象的設備名稱；
在Linux系統中，設備名稱通常都在/dev目錄下，設備名稱的命名是有規則的 ;

/dev/hda1   /dev/sda2  /dev/fd0  /dev/cdrom

設備掛載到哪一目錄，即掛載點。
Linux系統中有一個/mnt目錄，專門用作掛載點（mount point）目錄
在掛載設備時首先查看掛載點目錄是否存在，如果不存在必須首先創建該目錄，否則mount命令無法正常執行。

掛載設備過程

  1. 查看設備：使用命令“fdisk -l”可以查看系統的存儲設備
  2. 掛載設備 ：首先使用mkdir命令建立掛載點目錄，然后再使用mount命令掛載相關設備
  3. 訪問設備
  4. 卸載設備 ：用戶在使用完掛載設備后，不能直接將掛載設備從系統拔出，否則會出現問題，嚴重的會導致系統崩潰。用戶必須先執行卸載命令然后再該設備拔出umount [掛載點或設備名]

mkfs

mkfs [選項][-t <文件系統類型>] [設備名稱] [區塊數]

說明：把指定的設備格式為指定的文件系統。

例如

  • 格式化硬盤時：
    mkfs -t ext3 /dev/hda4
  • 格式化軟盤時，需要指定設備名和區塊數，每個區塊大約1000個字節，一張1.44MB的軟盤對應1440個區塊。格式化指令為：
    mkfs -t ext3 /dev/fd0 1440

mount

mount [選項] <掛載設備名稱> <掛載點>
選項：

  • t 掛載的文件系統 [ext2 ext3 vfat iso9660]
    例如：
    mount -t ext3 /dev/fd0 /mnt/floppy
  • o [參數=值] ，對于掛載的不同類型的設備可以使用一組不同的參數。[ro rw auto iocharset]
    mount -o iocharset=cp936 /dev/sda1 /mnt/usb

df

磁盤空間使用情況
df [選項]

  • a : 顯示所有文件系統的磁盤使用情況
  • h : 以友好直觀方式顯示信息，即以KB或MB為單位
  • T : 顯示文件系統類型

例子：以友好直觀方式顯示所有文件系統的使用情況，并列出文件系統類型

df -ahT

du

統計目錄或文件所占磁盤空間大小
du [選項/參數] [目錄名…]

  • a : 遞歸顯示制定目錄中各個文件及下級目錄中各文件占用的數據塊數
  • h : 以友好直觀方式顯示信息，即以KB或MB為單位
  • b : 以字節為單位列出磁盤空間使用情況
  • k : 以KB為單位顯示
  • s : 對每個目錄參數只給出占用的數據塊總數
    例子：以KB為單位，顯示/tmp目錄占用的磁盤空間情況

du -k /tmp

賬號管理和查看命令

  • whoami命令的功能在于顯示用戶自身的用戶名。
  • who [選項]：該命令主要用于查看當前在線的用戶情況
    -H：顯示時加上頭標志
  • w命令 ：用于顯示登錄到系統的用戶情況，是who的增強版 w | more
  • id [選項] : 顯示用戶信息
    -g：顯示工作組信息
    -u：顯示用戶信息
  • finger命令：可用于查找和顯示用戶信息，并且在查找后顯示指定賬號的相關信息
  • chfn命令：能夠改變系統存儲的用戶信息
  • 切換用戶身份：su [用戶名]

進程

進程的概念

Linux操作系統包括三種不同類型的進程，每種進程都有自己的特點和屬性：

  • 交互進程：由shell啟動的進程。
  • 批處理進程：這種進程和終端沒有聯系，是一個進程序列。
  • 守護進程：在后臺持續運行的進程。

啟動進程/手工啟動

  • 前臺啟動：一般地，用戶鍵入一個命令，就已經啟動了一個前臺的進程。
    中斷前臺進程
    ctrl+c/
    kill
  • 后臺啟動：對于非常耗時進程，可以讓進程在后臺運行。從后臺啟動進程其實就是在命令結尾加上一個“&”號，例：updaedb &
  1. jobs 顯示所有后臺進程
  2. ctrl+z 前臺->后臺，并暫停
  3. fg 將后臺進程調到前臺執行
  4. bg 將一個后臺暫停的進程，繼續執行

at

指定在將來的某個時間點執行某些命令,通過atd守護進程來實現

systemctl status atd

at [選項] TIME

at -l / atq  #列出所有的作業
at -d / atrm 任務號  #刪除作業
at -q #指定隊列來存儲（默認為a隊列），隊列的編號為a-z A-Z，共52個，字母越大，優先級越低。

執行方式:

  • 交互式
    在shell提示符下輸入“at 時間”，然后按回車鍵。這時在下一行shell會等待用戶繼續輸入要執行的命令。每一行輸入一個命令，所有命令都輸入完畢后按Ctrl+d鍵結束。

  • 指定文件
    將各個命令寫入shell腳本中，然后使用下面格式設置在指定時間執行shell腳本中的命令：
    at 時間 -f 腳本文件。

執行結果會發郵件通知
/var/spool/mail/xxx

時間格式
  • 具體時間日期 hh:mm MM/DD/YY
    23:59 03/15/2017
  • 模糊詞語格式 hh:mm midnight tomorrow am…
    17:20 tomorrow
  • 相對計時法 時間點 + 多少 + 時間單位
    now + 2 minutes
    5pm + 3 days

cron

at命令產生的進程調度不具有周期性，只能在時間條件滿足時執行一次。但很多時候需要重復地周期性地執行某個程序。crontab用來讓使用者在固定時間或固定時間間隔執行程序。

格式：

crontab [ -u user ] 文件

crontab [ -u user ] { -l | -r | -e }

只有root用戶可以指定他人的時間表

主要參數

  • e：執行文字編輯器來設定時程表，內定的文字編輯器是vi
  • r：刪除目前的時程表
  • l：列出目前的時程表
    和at命令相比，crontab命令適合完成固定周期的任務

原理

  1. cron命令在系統啟動時由一個shell腳本自動啟動，進入后臺，crond守護進程。
  2. cron啟動后搜索/var/spool/cron目錄，尋找以/etc/passwd文件中的用戶名命名的crontab文件，被找到的這種文件將載入內存。
  3. 如果沒有crontab文件，就轉入“休眠”狀態，釋放系統資源。
  4. cron每分鐘“醒”過來一次，查看當前是否有需要運行的命令。
  5. 如果發現某個用戶設置了crontab文件，它將以該用戶的身份去運行文件中指定的命令。命令執行結束后，任何輸出都將作為郵件發送給crontab的所有者，或者/etc/crontab文件中MAILTO環境變量中指定的用戶。

對用戶來說，只需要關注自己的crontab文件的撰寫，不需干涉crond進程的執行。因為一個用戶只有一個crontab文件，crontab文件不能直接創建或者直接修改，必須通過crontab命令得到。crontab命令用于安裝、刪除或者列出用于驅動cron后臺進程的crontab文件 。

crontab源文件格式

<minute> <hour> <day-of-month> <month-of-year> <day-of-week> <commands>

  • f1: 分鐘，00-59
  • f2: 小時，00-23
  • f3: 一個月份中的第幾天，01-31
  • f4: 月份，01-12
  • f5: 一個星期中的第幾天，0-6
  • commands: 要執行的程序
# 每月每天12點執行一次echo hello
0 12 * * * echo hello
# 在12月內，每天早上6點到12點，每隔20分鐘執行一次/usr/bin/backup
*/20 6-12 * 12 * /usr/bin/backup
# 每月每天的午夜0點20分，2點20分，4點20分…顯示當前時間
20 0-23/2 * * * date

進程管理

ps

進程查看命令

ps [選項]

主要選項的含義如下：

  • e：顯示所有進程；
  • f : 采用全格式顯示；
  • h：不顯示標題；
  • l：采用詳細的格式來顯示進程；
  • a：顯示所有終端上的進程，包括其他用戶的進程；
  • r：只顯示當前終端上正在運行的進程；
  • x：顯示所有進程，不以終端來區分；
  • u：以用戶為主的格式來顯示進程；

pstree

進程查看命令

pstree [選項] [pid | user]

主要選項的含義如下：

  • a：顯示該進程的完整指令及參數；
  • p : 顯示是將PID號一起顯示；
  • pid：指定顯示某進程信息；
  • user：指定顯示某用戶信息；

kill

刪除進程命令

kill [-s <信號> | -p ] [ -a ] <進程號> ..

kill -l [信號] ：顯示信號詳情

選項的含義如下：

  • s：指定需要送出的信號。既可以是信號名也可以是信號名對應的數字。
  • HUP(1)：重跑 kill -1
  • KILL(9)：強制殺死 kill -9
  • TERM(15) （預設信號）：結束 kill -15

強行中止(經常使用殺掉)一個進程標識號為324的進程：kill -9 324

作用：

  • 解除Linux系統的死鎖
  • 使用命令回收內存

killall

Linux下還提供了一個killall命令，可以直接使用進程的名字而不是進程標識號，例如：

killall -HUP inetd

top

系統監控命令：能顯示實時的進程列表，而且還能實時監視系統資源，包括內存、交換分區和CPU的使用率等。
top命令使用過程中，可以使用一些交互的命令來完成其它參數的功能。這些命令是通過快捷鍵啟動的。

  • <空格>：立刻刷新。
  • P：根據CPU使用大小進行排序。
  • M：根據使用內存大小進行排序。
  • T：根據時間、累計時間排序。
  • t：切換顯示進程和CPU狀態信息。
  • m：切換顯示內存信息。
  • c：切換顯示命令名稱和完整命令行。
  • q：退出top命令。

image.png

free

查看系統內存的使用情況

image.png

日志查看

日志文件（log files）是包含關于系統消息的文件，包括內核、服務、在系統上運行的應用程序等。
不同的日志文件記載不同的信息。
多數的日志文件位于/var/log目錄下。
某些程序（如samba）在/var/log中有單獨的日志文件目錄。
日志可以滾動

image.png
多數日志文件都使用純文本格式，可以使用任何文本編輯器如vi來查看它們。
大多數日志文件都需要擁有特權才允許查看。

系統初始化過程

image.png

BIOS初始化

主要負責計算機硬件檢測，確定啟動引導順序，并從可引導設備中加載和執行引導程序(如磁盤主引導分區MBR) ，確定從哪里可以引導并啟動操作系統，引導成功后，交由內核負責

GRUB加載

Boot Loader(啟動加載)管理程序
將引導裝載程序安裝到主引導記錄(MBR)的程序
用戶能夠開始操作系統的選擇，在內核引導時傳遞特定指令給內核，或是在內核引導前確定一些系統參數。
支持命令交互工具，提供非常方便的引導程序修復功能，并支持引導菜單的加密保護

內核初始化

用戶在GRUB引導菜單中選擇了合適的啟動項后，操作系統正式進入加載內核的功能。
內核初始化：

  1. 硬件設備的檢測
  2. 設備驅動程序的初始化
  3. 以只讀方式掛載根文件系統
  4. 啟動第一個應用進程init

第一個初始進程init啟動

當內核啟動之后，通過啟動用戶級程序init來完成引導進程的內核部分。
init總是第一個進程(PID=1)
init進程扮演了終極父進程的角色，失去了父進程的子進程就會以init作為它們的父進程。

確定系統運行級別

讀取配置文件/etc/inittab，這是一個系統初始化腳本程序，用于確定系統啟動的運行級別，定義系統常規功能。

image.png

運行系統初始化腳本

/etc/rc.d/rc.sysinit 是系統的初始化腳本，系統的大部分功能都由這個腳本實現

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運行指定級別目錄內的腳本

每一個特定的運行級別都會有一個與之相對應的目錄，共有7個運行界別（/etc/rc.d/rc[x].d），每一個運行級別的目錄內都有一些可執行腳本。

image.png

運行用戶自定義腳本

用戶可以自定義一些系統啟動時啟動的腳本，通過修改/etc/rc.d/rc.local的內容來增加用戶自己需要的功能。

image.png在這里插入圖片描述

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