Linux运维——硬件管理

一、Linux硬件管理要点

• 查看磁盘空间 - 使用 df
• 查看文件或目录的磁盘空间 - 使用 du
• 实时查看系统整体运行状态（如：CPU、内存） - 使用 top
• 查看已使用和未使用的内存 - 使用 free
• 查看磁盘 I/O 使用状况 - 使用 iotop

二、命令常见用法

2.1、df

df 命令用于显示磁盘分区上的可使用的磁盘空间。默认显示单位为 KB。可以利用该命令来获取硬盘被占用了多少空间，目前还剩下多少空间等信息。

2.1.1、基本用法

df [选项] [文件或目录]

常用选项：

• -h 以人类可读的格式显示（如 KB、MB、GB）。
• -T 显示文件系统类型。
• -i 显示 inode 使用情况，而不是磁盘空间。
• -a 显示所有文件系统，包括伪文件系统（如 proc）。
• -l 仅显示本地文件系统。
• -x 排除指定类型的文件系统。
• --total 显示总计信息。

2.1.2、常用操作

显示磁盘空间使用情况

df
# 显示所有挂载文件系统的磁盘空间使用情况。

以人类可读的格式显示

df -h
#以 KB、MB、GB 等易读格式显示磁盘空间使用情况。

显示文件系统类型

df -T
#显示文件系统类型（如 ext4、xfs、tmpfs 等）。

显示 inode 使用情况

df -i
#显示文件系统的 inode 使用情况，而不是磁盘空间。

显示所有文件系统

df -a
#显示所有文件系统，包括伪文件系统（如 proc、sysfs）。

仅显示本地文件系统

df -l
#仅显示本地文件系统，排除网络文件系统（如 NFS）。

排除指定类型的文件系统

df -x tmpfs
#排除指定类型的文件系统（如 tmpfs）。

显示总计信息

df --total
#显示所有文件系统的总计信息。

显示指定文件或目录所在文件系统的磁盘空间

df /path/to/file_or_directory
#显示指定文件或目录所在文件系统的磁盘空间使用情况。

2.1.3、输出解析

默认输出

Filesystem     1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
/dev/sda1       10485760  5242880   5242880  50% /
tmpfs             102400       0    102400   0% /dev/shm

• Filesystem：文件系统名称或设备路径。
• 1K-blocks：文件系统的总大小（以 1KB 为单位）。
• Used：已使用的磁盘空间。
• Available：可用的磁盘空间。
• Use%：已用空间的百分比。
• Mounted on：文件系统的挂载点。

人类可读格式输出

Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda1        10G  5.0G  5.0G  50% /
tmpfs           100M     0  100M   0% /dev/shm

• Size：文件系统的总大小（如 GB、MB）。
• Used：已使用的磁盘空间。
• Avail：可用的磁盘空间。
• Use%：已用空间的百分比。

显示文件系统类型：

Filesystem     Type     1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
/dev/sda1      ext4      10485760  5242880   5242880  50% /
tmpfs          tmpfs       102400       0    102400   0% /dev/shm

• Type：文件系统类型（如 ext4、tmpfs）。

显示inode使用情况：

Filesystem     Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on
/dev/sda1      655360 12345 643015    2% /
tmpfs          256000     1 255999    1% /dev/shm

• Inodes：文件系统的总 inode 数量。
• IUsed：已使用的 inode 数量。
• IFree：可用的 inode 数量。
• IUse%：已用 inode 的百分比。

2.1.4、高级用法

显示指定文件系统的磁盘空间

df -h /dev/sda1
#显示指定文件系统（如 /dev/sda1）的磁盘空间使用情况。

排除特定文件系统

df -x tmpfs -x devtmpfs
#排除指定类型的文件系统（如 tmpfs 和 devtmpfs）。

显示总计信息

df -h --total
#显示所有文件系统的总计信息。

结合 grep 过滤输出

df -h | grep /dev/sda1
#仅显示包含 /dev/sda1 的行。

显示特定目录的磁盘空间

df -h /home
# 显示 /home 目录所在文件系统的磁盘空间使用情况。

2.1.5、注意事项

• 权限：df 命令通常不需要管理员权限，但如果文件系统挂载点为只读或需要特殊权限，可能需要 sudo。
• 伪文件系统：某些文件系统（如 proc、sysfs）是伪文件系统，不会占用实际磁盘空间。

2.1.6、与其它工具比较

• du：显示目录或文件的磁盘使用情况。
• lsblk：显示块设备信息。
• fdisk：显示和操作磁盘分区表。

2.2、du

du 命令也是查看使用空间的，但是与 df 命令不同的是：du 命令是对文件和目录磁盘使用的空间的查看，还是和 df 命令有一些区别的。

2.2.1、基本用法

du [选项] [文件或目录]

常用选项：

• -h 以人类可读的格式显示（如 KB、MB、GB）。
• -s 显示总计大小，而不显示每个子目录的详细信息。
• -a 显示所有文件和目录的大小，而不仅仅是目录。
• -c 显示总计大小，并在最后一行显示总计。
• --max-depth=N 限制显示的目录深度为 N 级。
• --exclude=PATTERN 排除匹配指定模式的文件或目录。
• --time 显示文件或目录的最后修改时间。

2.2.2、常用操作

显示当前目录的磁盘使用情况

du
#显示当前目录及其子目录的磁盘使用情况。

以人类可读的格式显示

du -h
#以 KB、MB、GB 等易读格式显示磁盘使用情况。

显示总计大小

du -s
#显示当前目录的总计大小，而不显示子目录的详细信息。

显示所有文件和目录的大小

du -a
#显示当前目录下所有文件和目录的大小。

显示总计并显示总计行

du -c
#显示当前目录及其子目录的磁盘使用情况，并在最后一行显示总计。

限制目录深度

du --max-depth=1
#仅显示当前目录和其直接子目录的磁盘使用情况。

排除指定文件或目录

du --exclude="*.log"
#排除所有以 .log 结尾的文件。

显示文件或目录的最后修改时间

du --time
#显示文件或目录的磁盘使用情况和最后修改时间。

显示指定文件或目录的磁盘使用情况

du /path/to/file_or_directory
#显示指定文件或目录的磁盘使用情况。

2.2.3、输出解析

默认输出

4       ./dir1
8       ./dir2
12      .

• 第一列：磁盘使用大小（以 KB 为单位）。
• 第二列：文件或目录的路径。

人类可读格式输出

4.0K    ./dir1
8.0K    ./dir2
12K     .

• 第一列：磁盘使用大小（如 KB、MB、GB）。
• 第二列：文件或目录的路径。

显示总计大小

12     
```.
- 第一列：总计磁盘使用大小。
- 第二列：当前目录的路径。

显示总计并显示总计行
```sh
4       ./dir1
8       ./dir2
12      .
12      total

• 最后一行：总计磁盘使用大小。

显示所有文件和目录的大小

4       ./dir1/file1
4       ./dir1
8       ./dir2/file2
8       ./dir2
12      .

• 第一列：磁盘使用大小。
• 第二列：文件或目录的路径。

显示文件或目录的最后修改时间

4       2023-10-01 12:34       ./dir1
8       2023-10-01 12:35       ./dir2
12      2023-10-01 12:36       .

• 第二列：最后修改时间。
• 第三列：文件或目录的路径。

2.2.4、高级用法

显示指定目录的磁盘使用情况

du -h /path/to/directory
#显示指定目录的磁盘使用情况。

显示总计大小并以人类可读格式显示

du -sh /path/to/directory
#显示指定目录的总计大小，并以人类可读格式显示。

限制目录深度并以人类可读格式显示

du -h --max-depth=1 /path/to/directory
#显示指定目录及其直接子目录的磁盘使用情况，并以人类可读格式显示。

排除指定文件或目录并以人类可读格式显示

du -h --exclude="*.log" /path/to/directory
#排除所有以 .log 结尾的文件，并以人类可读格式显示磁盘使用情况。

显示总计并显示总计行并以人类可读格式显示

du -ch /path/to/directory
#显示指定目录及其子目录的磁盘使用情况，并在最后一行显示总计，并以人类可读格式显示。

显示文件或目录的最后修改时间并以人类可读格式显示

du -h --time /path/to/directory
#显示指定目录的磁盘使用情况和最后修改时间，并以人类可读格式显示。

结合 sort 按大小排序

du -h /path/to/directory | sort -hr
#显示指定目录的磁盘使用情况，并按大小从大到小排序。

结合 grep 过滤输出

du -h /path/to/directory | grep "pattern"
#仅显示包含指定模式的行。

2.2.5、注意事项

• 权限：du 命令通常不需要管理员权限，但如果文件或目录需要特殊权限，可能需要 sudo。
• 大目录：对于非常大的目录，du 命令可能会花费较长时间。

2.2.6、与其他工具的比较

• df：显示文件系统的磁盘空间使用情况。
• ls：显示文件和目录的详细信息，但不显示磁盘使用情况。
• ncdu：交互式磁盘使用情况分析工具。

2.3、top

top 命令可以实时动态地查看系统的整体运行情况，是一个综合了多方信息监测系统性能和运行信息的实用工具。通过 top 命令所提供的互动式界面，用热键可以管理。

2.3.1、基本用法

top [选项]

常用选项

• -d <秒> 设置刷新间隔时间（默认 3 秒）。
• -p <PID> 仅显示指定进程 ID 的信息。
• -u <用户名> 仅显示指定用户的进程信息。
• -n <次数> 设置刷新次数后退出。
• -b 以批处理模式运行，适合输出到文件。
• -H 显示线程信息。
• -c 显示完整的命令路径。

2.3.2、界面说明

运行 top 后，界面分为两部分：汇总信息 和 进程列表。
汇总信息：

top - 12:34:56 up 1 day,  2:34,  1 user,  load average: 0.15, 0.10, 0.05
Tasks: 123 total,   1 running, 122 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  1.5 us,  0.5 sy,  0.0 ni, 97.5 id,  0.5 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :  8000.0 total,  5000.0 free,  1000.0 used,  2000.0 buff/cache
MiB Swap:  2000.0 total,  2000.0 free,     0.0 used.  6000.0 avail Mem

第一行：

• 当前时间：12:34:56
• 系统运行时间：up 1 day, 2:34
• 当前登录用户数：1 user
• 系统负载：load average: 0.15, 0.10, 0.05（1 分钟、5 分钟、15 分钟的平均负载）

第二行：

• 总进程数：123 total
• 运行中的进程数：1 running
• 休眠中的进程数：122 sleeping
• 停止的进程数：0 stopped
• 僵尸进程数：0 zombie

第三行（CPU 使用情况）：

• 用户空间占用 CPU 百分比：1.5 us
• 内核空间占用 CPU 百分比：0.5 sy
• 用户进程优先级调整占用 CPU 百分比：0.0 ni
• 空闲 CPU 百分比：97.5 id
• 等待 I/O 操作占用 CPU 百分比：0.5 wa
• 硬件中断占用 CPU 百分比：0.0 hi
• 软件中断占用 CPU 百分比：0.0 si
• 虚拟机占用 CPU 百分比：0.0 st

第四行（内存使用情况）：

• 总内存：8000.0 MiB
• 空闲内存：5000.0 MiB
• 已用内存：1000.0 MiB
• 缓存/缓冲区内存：2000.0 MiB

第五行（交换分区使用情况）：

• 总交换分区：2000.0 MiB
• 空闲交换分区：2000.0 MiB
• 已用交换分区：0.0 MiB
• 可用内存：6000.0 MiB

进程列表：

PID   USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
1234  user      20   0  10000   5000   2000 R  10.0   0.6   0:00.10 process1
5678  user      20   0  20000   8000   3000 S   5.0   1.0   0:00.05 process2

• PID：进程 ID。
• USER：进程所有者。
• PR：进程优先级。
• NI：进程的 nice 值（优先级调整值）。
• VIRT：进程使用的虚拟内存总量。
• RES：进程使用的物理内存总量。
• SHR：进程使用的共享内存总量。
• S：进程状态（R=运行中，S=休眠中，Z=僵尸进程）。
• %CPU：进程占用的 CPU 百分比。
• %MEM：进程占用的内存百分比。
• TIME+：进程使用的 CPU 时间总计。
• COMMAND：进程的命令名称。

2.3.3、常用操作

刷新间隔时间

top -d 1
#设置刷新间隔时间为 1 秒。

仅显示指定进程

top -p 1234
#仅显示进程 ID 为 1234 的信息。

仅显示指定用户的进程

top -u username
#仅显示指定用户的进程信息。

显示线程信息

top -H
#显示线程信息，而不是进程信息。

显示完整的命令路径

top -c
#显示完整的命令路径，而不是命令名称。

以批处理模式运行

top -b -n 3 > top.log
#以批处理模式运行，刷新 3 次后将结果输出到 top.log 文件。

2.3.4、交互式命令

在 top 运行过程中，可以使用以下交互式命令：
命令 说明

• k 终止指定进程（输入进程 ID 后回车）。
• r 调整进程的 nice 值（优先级）。
• f 进入字段选择界面，自定义显示列。
• o 按指定字段排序（如 %CPU、%MEM）。
• P 按 CPU 使用率排序。
• M 按内存使用率排序。
• T 按运行时间排序。
• h 显示帮助信息。
• q 退出 top。
• 1 显示所有 CPU 核心的使用情况。
• z 切换颜色显示。
• W 保存当前配置到 ~/.toprc 文件。

2.3.5、高级用法

显示所有 CPU 核心的使用情况

top
#按下 1 键，显示所有 CPU 核心的使用情况。

按 CPU 使用率排序

top
#按下 P 键，按 CPU 使用率排序。

按内存使用率排序

top
#按下 M 键，按内存使用率排序。

保存当前配置

top
#按下 W 键，保存当前配置到 ~/.toprc 文件。

2.3.6、注意事项

• 实时更新：top 是实时更新的工具，适合监控系统的动态变化。
• 权限：某些操作（如终止进程）可能需要管理员权限（sudo）。
• 资源占用：top 本身会占用一定的系统资源，尤其是在高负载情况下

2.3.7、与其它工具的比较

• htop：top 的增强版，支持鼠标操作和更直观的界面。
• ps：显示当前进程的快照，适合查看静态信息。
• vmstat：显示系统的整体性能统计信息。

2.4、free

free 命令可以显示当前系统未使用的和已使用的内存数目，还可以显示被内核使用的内存缓冲区。

2.4.1、基本用法

free [选项]

常用选项：

• -h 以人类可读的格式显示（如 KB、MB、GB）。
• -b 以字节为单位显示。
• -k 以 KB 为单位显示。
• -m 以 MB 为单位显示。
• -g 以 GB 为单位显示。
• -t 显示总计行（物理内存 + 交换分区）。
• -s <秒> 设置刷新间隔时间，持续显示内存使用情况。
• -c <次数> 设置刷新次数后退出。

2.4.2、输出解析

默认输出

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        8000000     3000000     2000000      500000     3000000     4500000
Swap:       2000000      500000     1500000

• total：总内存大小。
• used：已使用的内存大小。
• free：空闲的内存大小。
• shared：共享内存大小。
• buff/cache：缓存和缓冲区使用的内存大小。
• available：可用内存大小（估计可用于新进程的内存）。

以人类可读格式显示

free -h
#输出示例：
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           7.6G        2.8G        1.9G      488M        2.9G        4.3G
Swap:          1.9G        488M        1.4G

• 以 GB、MB 等易读格式显示内存使用情况。

显示总计行

free -t
#输出示例：
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        8000000     3000000     2000000      500000     3000000     4500000
Swap:       2000000      500000     1500000
Total:     10000000     3500000     3500000

• Total：物理内存和交换分区的总计。

2.4.3、常用操作

以人类可读格式显示内存使用情况

free -h

以 MB 为单位显示内存使用情况

free -m

显示总计行

free -t

持续刷新显示内存使用情况

free -s 2
# 每 2 秒刷新一次内存使用情况。

设置刷新次数后退出

free -c 5 -s 1
#每 1 秒刷新一次，刷新 5 次后退出。

2.4.4、高级用法

结合 watch 命令实时监控

watch -n 1 free -h
#每 1 秒刷新一次，实时监控内存使用情况。

结合 grep 过滤输出

free -h | grep Mem
#仅显示物理内存的使用情况。

结合 awk 提取特定字段

free -h | awk '/Mem/{print "Used Memory: " $3}'
#提取已用内存的大小。

2.4.5、注意事项

• 缓存和缓冲区：buff/cache 列显示的是缓存和缓冲区使用的内存，这部分内存可以被释放，因此实际可用内存通常大于 free 列的值。
• 可用内存：available 列表示系统估计可用于新进程的内存大小，是更准确的可用内存指标。
• 交换分区：如果 Swap 的 used 列值较大，说明物理内存不足，系统正在使用交换分区。

2.4.6、与其它工具比较

• top：显示系统的实时运行状态，包括内存、CPU、进程等信息。
• vmstat：显示系统的整体性能统计信息，包括内存、CPU、I/O 等。
• htop：top 的增强版，支持更直观的界面和鼠标操作。

2.5、iotop

iotop 命令是一个用来监视磁盘 I/O 使用状况的 top 类工具。iotop 具有与 top 相似的 UI，其中包括 PID、用户、I/O、进程等相关信息。Linux 下的 IO 统计工具如 iostat，nmon 等大多数是只能统计到 per 设备的读写情况，如果你想知道每个进程是如何使用 IO 的就比较麻烦，使用 iotop 命令可以很方便的查看。

2.5.1、安装iotop

在大多数 Linux 发行版中，iotop 可能没有预装，可以通过以下命令安装：
Ubuntu/Debian

sudo apt-get install iotop

CentOS/RHEL

sudo yum install iotop

Fedora

sudo dnf install iotop

Arch Linux

sudo pacman -S iotop

2.5.2、基本用法

sudo iotop [选项]

常用选项:

• -o 仅显示正在执行 I/O 操作的进程。
• -P 仅显示进程，不显示线程。
• -a 显示累计 I/O 统计信息。
• -b 以批处理模式运行，适合输出到文件。
• -d <秒> 设置刷新间隔时间（默认 1 秒）。
• -n <次数> 设置刷新次数后退出。
• -k 以 KB/s 为单位显示 I/O 速度。
• -p <PID> 仅显示指定进程 ID 的 I/O 信息。
• -u <用户名> 仅显示指定用户的进程 I/O 信息。

2.5.3、界面说明

运行 iotop 后，界面分为两部分：汇总信息 和 进程列表。
汇总信息：

Total DISK READ: 1.00 K/s | Total DISK WRITE: 10.00 K/s

• Total DISK READ：所有进程的磁盘读取速度。
• Total DISK WRITE：所有进程的磁盘写入速度。

进程列表：

  PID  PRIO  USER     DISK READ  DISK WRITE  SWAPIN      IO    COMMAND
  123  be/4  user      0.00 K/s   10.00 K/s  0.00 %  0.00 %  process1
  456  be/4  user      1.00 K/s    0.00 K/s  0.00 %  0.00 %  process2

• PID：进程 ID。
• PRIO：进程的 I/O 优先级（be=最佳效果，rt=实时）。
• USER：进程所有者。
• DISK READ：进程的磁盘读取速度。
• DISK WRITE：进程的磁盘写入速度。
• SWAPIN：进程的交换分区使用百分比。
• IO：进程的 I/O 操作占用 CPU 的百分比。
• COMMAND：进程的命令名称。

2.5.4、常用操作示例

以默认模式运行

sudo iotop
#显示所有进程的磁盘 I/O 使用情况。

仅显示正在执行 I/O 操作的进程

sudo iotop -o
#仅显示正在执行 I/O 操作的进程。

以批处理模式运行

sudo iotop -b -n 3 > iotop.log
#以批处理模式运行，刷新 3 次后将结果输出到 iotop.log 文件。

设置刷新间隔时间

sudo iotop -d 2
#每 2 秒刷新一次。

仅显示指定进程的 I/O 信息

sudo iotop -p 123
#仅显示进程 ID 为 123 的 I/O 信息。

仅显示指定用户的进程 I/O 信息

sudo iotop -u username
#仅显示指定用户的进程 I/O 信息。

显示累计 I/O 统计信息

sudo iotop -a
#显示累计 I/O 统计信息。

2.5.5、交互式命令

在 iotop 运行过程中，可以使用以下交互式命令：

• r 调整进程的 I/O 优先级。
• o 仅显示正在执行 I/O 操作的进程。
• P 按进程排序。
• p 按 PID 排序。
• a 显示累计 I/O 统计信息。
• q 退出 iotop。
• i 显示或隐藏空闲进程。
• h 显示帮助信息。

2.5.6、高级用法

按磁盘读取速度排序

sudo iotop
#按下 P 键，按进程排序，然后按下 r 键，按磁盘读取速度排序。

按磁盘写入速度排序

sudo iotop
#按下 P 键，按进程排序，然后按下 w 键，按磁盘写入速度排序。

显示线程信息

sudo iotop
#默认显示线程信息，如果需要隐藏线程信息，可以使用 -P 选项。

2.5.7、注意事项

• 权限：iotop 需要管理员权限（sudo）才能运行。
• 实时更新：iotop 是实时更新的工具，适合监控系统的动态变化。
• 资源占用：iotop 本身会占用一定的系统资源，尤其是在高负载情况下。

2.5.8、与其它工具的比较

• iostat：显示系统的整体磁盘 I/O 统计信息。
• vmstat：显示系统的整体性能统计信息，包括内存、CPU、I/O 等。
• dstat：显示系统的实时性能统计信息，包括 CPU、内存、磁盘 I/O 等。