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Linux系統(tǒng)查看軟件資源損耗

系統(tǒng)資源常分為兩類，一類是軟件資源，如進(jìn)程、線程、文件描述符、socket連接，偏開發(fā)視角，另一類是硬件資源，如CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)，偏運(yùn)維視角，而本章主要介紹Linux中與觀測軟件資源有關(guān)的命令。

成都創(chuàng)新互聯(lián)公司專注為客戶提供全方位的互聯(lián)網(wǎng)綜合服務(wù)，包含不限于網(wǎng)站設(shè)計制作、網(wǎng)站設(shè)計、堆龍德慶網(wǎng)絡(luò)推廣、微信小程序、堆龍德慶網(wǎng)絡(luò)營銷、堆龍德慶企業(yè)策劃、堆龍德慶品牌公關(guān)、搜索引擎seo、人物專訪、企業(yè)宣傳片、企業(yè)代運(yùn)營等，從售前售中售后，我們都將竭誠為您服務(wù)，您的肯定，是我們最大的嘉獎；成都創(chuàng)新互聯(lián)公司為所有大學(xué)生創(chuàng)業(yè)者提供堆龍德慶建站搭建服務(wù)，24小時服務(wù)熱線：18982081108，官方網(wǎng)址：www.cdcxhl.com

ps查看進(jìn)程相關(guān)信息

相信ps命令大家也比較熟悉，主要是用來列出進(jìn)程的，基本用法如下：

# 列出所有進(jìn)程，-e表示列出所有進(jìn)程，-f表示列出進(jìn)程詳細(xì)信息
$ ps -ef
# 也是列出所有進(jìn)程，這是從BSD系統(tǒng)中保留過來的用法
$ ps aux
# -C java指定列出java進(jìn)程
$ ps -fC java
# 列出java進(jìn)程的pid,cpu使用率,內(nèi)存使用率，-o指定列出的字段
$ ps -o pid,pcpu,pmem -C java
# 列出pid=328的進(jìn)程，-p指定列出具體進(jìn)程
$ ps -fp 328
# 列出前10個進(jìn)程，cpu及內(nèi)存倒序排序，--sort指定排序字段
ps aux --sort -pcpu,-pmem | head -n 10

上面用法在網(wǎng)上是很常見的，下面這些就不太常見了，但也很有用，如下：

  1. 查看進(jìn)程啟動時間。
    有時進(jìn)程在非常頻繁的重啟，會導(dǎo)致系統(tǒng)CPU升高，可通過查看進(jìn)程啟動時間來推斷是否剛重啟了。
# 查看各java進(jìn)程啟動時間與已運(yùn)行時長
$ ps -o lstart,etime -C java
                 STARTED     ELAPSED
Fri Oct 22 20:33:31 2021       10:05
  1. 查看進(jìn)程的線程數(shù)量。
    因為在Linux中，線程也叫做輕量級進(jìn)程Light Weight Process(LWP)，所以查看LWP數(shù)量就是線程數(shù)量。
# 查看各java進(jìn)程的線程數(shù)量
$ ps -o pid,nlwp -C java
  PID NLWP
 2121   21
  1. 查看運(yùn)行與阻塞狀態(tài)的線程數(shù)量
    如果系統(tǒng)CPU使用率很高，我們可以通過top命令進(jìn)一步找到是哪個進(jìn)程占用cpu高，但在某些特殊場景下，可能會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)載很高，但CPU使用率不高，這是由于Linux系統(tǒng)負(fù)載綜合考察了系統(tǒng)中正在運(yùn)行(R狀態(tài))的線程數(shù)量以及阻塞于IO(D狀態(tài))的線程數(shù)量，如果線程全阻塞于IO調(diào)用，就可能出現(xiàn)此現(xiàn)象。

這時可以嘗試用下面方法統(tǒng)計各進(jìn)程運(yùn)行與阻塞線程數(shù)量，以判斷是哪個進(jìn)程導(dǎo)致了問題。

# 看進(jìn)程運(yùn)行及阻塞的線程數(shù)量之和，其中h表示不打印標(biāo)題行，-L表示顯示線程而不是進(jìn)程
$ ps h -eLo s,pid | grep ^[RD] |sort|uniq -c|sort -nrk1

/proc目錄

在Linux系統(tǒng)中，進(jìn)程的信息，都被虛擬到/proc目錄中了，而ps命令不過是從這個目錄中讀取數(shù)量，并展示出來罷了。
而/proc/397/就表示397這個進(jìn)程相關(guān)信息的起始目錄，如下：

$ ll /proc/397/
total 0
dr-xr-xr-x  2 work work 0 2021-10-17 21:41:53 attr
-r--------  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 auxv
-r--r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 cgroup
-r--r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:41 cmdline
-rw-r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 comm
-rw-r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 coredump_filter
-r--r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 cpuset
lrwxrwxrwx  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 cwd -> /home/work
-r--------  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 environ
lrwxrwxrwx  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 exe -> /usr/bin/ncat
dr-x------  2 work work 0 2021-10-17 21:41:53 fd
dr-x------  2 work work 0 2021-10-17 21:41:53 fdinfo
-r--------  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 io
-r--r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 limits
dr-x------  2 work work 0 2021-10-17 21:41:53 map_files
-r--r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 maps
-rw-------  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 mem
-r--r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 mounts
dr-xr-xr-x 12 work work 0 2021-10-17 21:41:53 net
dr-x--x--x  2 work work 0 2021-10-17 21:41:53 ns
-rw-r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 oom_adj
-r--r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 oom_score
-rw-r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 oom_score_adj
lrwxrwxrwx  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 root -> /
-rw-r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 sched
-r--r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 schedstat
-rw-r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 setgroups
-r--r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 smaps
-r--------  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 stack
-r--r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:41 stat
-r--r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:41 status
-r--------  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 syscall
dr-xr-xr-x  3 work work 0 2021-10-17 21:41:53 task
-r--r--r--  1 work work 0 2021-10-17 21:41:53 timers

可見內(nèi)容是相當(dāng)?shù)亩?，我們來看看這里面常見的項：

# cmdline保存了進(jìn)程啟動的命令行
$ cat /proc/397/cmdline|xargs -0
ncat -lk 8888

# cwd是個軟鏈接，指向了進(jìn)程的工作目錄
$ readlink /proc/397/cwd
/home/work

# environ保存了進(jìn)程的環(huán)境變量
$ cat /proc/397/environ

# exe是個軟鏈接，指向了啟動進(jìn)程的命令程序
$ readlink /proc/397/exe
/usr/bin/ncat

# status存儲進(jìn)程一些基礎(chǔ)信息
$ cat /proc/397/status
Name: ncat
Umask:  0022
State:  S (sleeping)
Tgid: 397
Ngid: 0
Pid:  397
PPid: 31607
TracerPid:      0
Uid:  1000      1000  1000     1000
Gid:  1000      1000  1000     1000

# /task目錄保存進(jìn)程的線程相關(guān)信息
cat /proc/397/task/

# fd目錄里面保存著進(jìn)程打開的文件描述符，可以用來查看進(jìn)程打開了什么文件，打開了多少網(wǎng)絡(luò)連接
$ ll /proc/397/fd
total 0
lrwx------ 1 work work 64 2021-10-17 21:47:23 0 -> /dev/pts/3
l-wx------ 1 work work 64 2021-10-17 21:47:23 1 -> /home/work/app.log
lrwx------ 1 work work 64 2021-10-17 21:47:23 2 -> /dev/pts/3
lrwx------ 1 work work 64 2021-10-17 21:47:23 3 -> 'socket:[49436]'
lrwx------ 1 work work 64 2021-10-17 21:47:23 4 -> 'socket:[49437]'

# maps保存了進(jìn)程的內(nèi)存段映射信息，pmap命令取的就是這里面的數(shù)據(jù)
# 如果你是C/C++系開發(fā)者，可能會相對熟悉一些
$ cat /proc/397/maps | head
5606c2808000-5606c280d000 r--p 00000000 08:10 11419                      /usr/bin/ncat
5606c280d000-5606c282f000 r-xp 00005000 08:10 11419                      /usr/bin/ncat
5606c282f000-5606c283d000 r--p 00027000 08:10 11419                      /usr/bin/ncat
5606c283e000-5606c283f000 r--p 00035000 08:10 11419                      /usr/bin/ncat
5606c283f000-5606c2840000 rw-p 00036000 08:10 11419                      /usr/bin/ncat
5606c2840000-5606c2841000 rw-p 00000000 00:00 0
5606c397e000-5606c399f000 rw-p 00000000 00:00 0                          [heap]
7f0c7a5ce000-7f0c7a5d0000 rw-p 00000000 00:00 0
7f0c7a5d0000-7f0c7a5df000 r--p 00000000 08:10 44447                      /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libm-2.31.so
7f0c7a5df000-7f0c7a686000 r-xp 0000f000 08:10 44447                      /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libm-2.31.so

# net目錄保存著網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的信息，如下/net/tcp保存著進(jìn)程的tcp連接信息
$ cat /proc/397/net/tcp
  sl  local_address rem_address   st tx_queue rx_queue tr tm->when retrnsmt   uid  timeout inode
   0: 00000000:22B8 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000  1000        0 49437 1 0000000007f9a245 100 0 0 10 0

# sched保存著進(jìn)程被調(diào)度的一些信息，如：
# se.nr_migrations線程遷移次數(shù)
# nr_voluntary_switches自愿上下文切換次數(shù)
# nr_involuntary_switches非自愿上下文切換次數(shù)
$ cat /proc/397/sched
ncat (397, #threads: 1)
-------------------------------------------------------------------
se.exec_start                                :      85694324.807968
se.vruntime                                  :        333882.289243
se.sum_exec_runtime                          :            10.572689
se.nr_migrations                             :                    0
nr_switches                                  :                   10
nr_voluntary_switches                        :                   10
nr_involuntary_switches                      :                    0
se.load.weight                               :              1048576
se.runnable_weight                           :              1048576
se.avg.load_sum                              :                42293
se.avg.runnable_load_sum                     :                42293
se.avg.util_sum                              :             26159838
se.avg.load_avg                              :                  914
se.avg.runnable_load_avg                     :                  914
se.avg.util_avg                              :                  552
se.avg.last_update_time                      :       85694324807680
se.avg.util_est.ewma                         :                  499
se.avg.util_est.enqueued                     :                  553
policy                                       :                    0
prio                                         :                  120
clock-delta                                  :                   43

通過工作目錄找進(jìn)程
有時候，多個相同的程序部署在同一臺機(jī)器上，比如Tomcat，但你只知道你們的Tomcat在/home/work/tomcat_order/目錄，這時可以查詢出各個tomcat進(jìn)程的工作目錄(cwd)，然后辨別哪個是自己的Tomcat，如下：

# 查詢各java進(jìn)程的工作目錄，注：tomcat是java實現(xiàn)的
# 可以看到867進(jìn)程的工作目錄是/home/work/tomcat_order/，那它就是我們要找的進(jìn)程啰
$ pgrep java | xargs -i ls -l /proc/{}/cwd
lrwxrwxrwx 1 work work 0 2021-10-17 22:15:30 /proc/867/cwd -> /home/work/tomcat_order
lrwxrwxrwx 1 work work 0 2021-10-17 22:15:30 /proc/885/cwd -> /home/work/tomcat_goods
lrwxrwxrwx 1 work work 0 2021-10-17 22:15:42 /proc/906/cwd -> /home/work/tomcat_stock

找進(jìn)程的日志文件
在排查問題時，經(jīng)常需要查閱日志文件，如果你記不住相關(guān)進(jìn)程的日志文件寫到什么目錄了，就可以通過/proc/$pid/fd/目錄來查找，如下：

$ ll /proc/867/fd | grep .log$
l-wx------ 1 work work 64 2021-10-17 22:24:03 1 -> /home/work/app.log

netstat查看網(wǎng)絡(luò)連接

netstat是用來查看網(wǎng)絡(luò)連接信息的工具命令，具體來說，像在編程語言中可以通過創(chuàng)建socket來建立網(wǎng)絡(luò)連接，而netstat就是用來查看這些socket信息的，如下：

# 查看所有的socket，-n代表不解析ip為主機(jī)名，-a表示all所有，-t代表tcp
$ netstat -nat

# 顯示各狀態(tài)socket數(shù)量，TIME_WAIT與CLOSE_WAIT數(shù)量太多，一般都不是好事情
$ netstat -nat | awk '/tcp/{print $6}'|sort|uniq -c
      21 ESTABLISHED
      3 TIME_WAIT
      3 CLOSE_WAIT
      2 LISTEN

# 查看LISTEN狀態(tài)的socket，-l代表只顯示LISTEN狀態(tài)的
$ netstat -nlt
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State
tcp        0      0 0.0.0.0:8888            0.0.0.0:*               LISTEN
tcp6       0      0 :::8888                 :::*                    LISTEN

# 查看進(jìn)程867的socket數(shù)量，-p顯示出創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)連接的進(jìn)程號
$ netstat -natp|grep -w 867 -c
2

# 找到監(jiān)聽在8888端口的進(jìn)程
$ netstat -nltp|grep -w 8888
tcp        0      0 0.0.0.0:8888            0.0.0.0:*               LISTEN      867/ncat
tcp6       0      0 :::8888                 :::*                    LISTEN      867/ncat

lsof查看打開文件

在Linux的設(shè)計哲學(xué)中，"一切皆文件"，像進(jìn)程(/proc/$pid)、網(wǎng)絡(luò)連接(/proc/net/tcp)、主機(jī)設(shè)備(/dev)等，Linux也都把它虛擬成了文件，方便程序或shell讀取，就像上面的ps命令，如果你愿意，通過讀取/proc目錄的數(shù)據(jù)，可以非常容易地實現(xiàn)自己的ps命令！

而lsof(list open files)命令，就是用來查看系統(tǒng)或進(jìn)程打開的文件的，所以這個命令非常的強(qiáng)大，它幾乎是觀測軟件資源最好用的工具了，如下：

# 查看系統(tǒng)打開的所有文件(包括網(wǎng)絡(luò)連接等)
$ lsof

# 查看進(jìn)程867打開的文件(包括網(wǎng)絡(luò)連接等)，-p指定具體進(jìn)程號
$ lsof -p 867

# 類似上面介紹的，查找進(jìn)程的日志文件
$ lsof -p 867 | grep .log$

# 類似上面介紹的，查看java進(jìn)程的工作目錄, -c java表示過濾出java進(jìn)程的文件，-d cwd表示過濾出工作目錄
# 而-a表示-c與-d是AND關(guān)系(默認(rèn)OR)，即java進(jìn)程的cwd文件，就是工作目錄
$ lsof -a -c java -d cwd
ncat    867 work    1w   REG   8,16        0 171403 /home/work/app.log

# 顯示進(jìn)程867的tcp連接，-n不解析ip為主機(jī)名，-P不解析端口為服務(wù)名，-i TCP顯示TCP連接
$ lsof -a -nP -i TCP -p 867
COMMAND PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
ncat    867 work    3u  IPv6  48737      0t0  TCP *:8888 (LISTEN)
ncat    867 work    4u  IPv4  48738      0t0  TCP *:8888 (LISTEN)

# 顯示8888號端口的連接
$ lsof  -nP -i :8888
COMMAND PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
ncat    867 work    3u  IPv6  48737      0t0  TCP *:8888 (LISTEN)
ncat    867 work    4u  IPv4  48738      0t0  TCP *:8888 (LISTEN)

# 顯示與172.16.12.5主機(jī)的連接
$ lsof  -nP -i @172.16.12.5

# 通過指定目錄或文件找進(jìn)程
$ lsof /home/work/app.log
COMMAND PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF   NODE NAME
ncat    867 work    1w   REG   8,16        0 171403 /home/work/app.log

有時候，系統(tǒng)磁盤空間不足了，我們想刪掉一些大的日志文件來釋放磁盤空間，卻發(fā)現(xiàn)刪除后，磁盤剩余空間沒有變多，這是因為有進(jìn)程引用了這個文件，可以如下確認(rèn)：

# 找出已刪除但被進(jìn)程引用的文件
$ lsof | grep deleted
ncat       867             work    1w      REG   8,16        0            171403 /home/work/app.log (deleted)

這時我們只需要重啟867這個進(jìn)程，即可真正釋放空間。

注：可以這么理解，刪除文件只是去掉了文件系統(tǒng)對這個文件的引用，而如果進(jìn)程之前還打開了這個文件，那進(jìn)程中保有的文件描述符也是引用了這個文件的，此時文件還不能回收，因為回收可能會導(dǎo)致進(jìn)程出錯，然而重啟進(jìn)程后，對文件的所有引用就都沒有了，文件占用的空間才能被真正回收。

實踐

1、陌生環(huán)境找服務(wù)日志

當(dāng)我們剛開始接手一些系統(tǒng)時，對系統(tǒng)的部署情況不太了解，比如訂單系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫地址是test.mycat.order.proxy:8566，它是個mycat，部署在test.mycat.order.proxy機(jī)器上，但運(yùn)維在這臺機(jī)器上還部署了好幾個其它系統(tǒng)的mycat，那怎么找到自己的mycat進(jìn)程，并找到其gc日志呢？

  1. 登錄test.mycat.order.proxy，根據(jù)8566端口找進(jìn)程
$ netstat -nltp|grep -w 8566
tcp        0      0 0.0.0.0:8566                0.0.0.0:*               LISTEN      467313/haproxy

可見8566并不是mycat進(jìn)程，而是一個網(wǎng)絡(luò)代理haproxy，對于網(wǎng)絡(luò)代理進(jìn)程，它連出最多的端口，一般就是代理后面的服務(wù)提供的，所以我們需要再查一下haproxy創(chuàng)建了哪些連接。

  1. 查找haproxy創(chuàng)建了哪些連接
# 注：467313是haproxy的進(jìn)程號
$ netstat -natp|grep 467313
tcp        0      0 0.0.0.0:8566                0.0.0.0:*               LISTEN      467313/haproxy
tcp        0      0 10.12.231.1:8566          10.39.12.32:42282         ESTABLISHED 467313/haproxy
tcp        0      0 10.12.231.1:8566          10.39.12.32:36638         ESTABLISHED 467313/haproxy
tcp        0      0 10.12.231.1:21103         10.12.231.1:8466          ESTABLISHED 467313/haproxy
tcp        0      0 10.12.231.1:31417         10.12.231.1:8466          ESTABLISHED 467313/haproxy
tcp        0      0 10.12.231.1:48432         10.12.231.1:8466          ESTABLISHED 467313/haproxy
tcp        0      0 10.12.231.1:59047         10.12.231.1:8466          ESTABLISHED 467313/haproxy

可見，haproxy進(jìn)程連出最多的是8466端口。

  1. 再根據(jù)8466端口找進(jìn)程
$ netstat -nltp|grep -w 8466
tcp        0      0 0.0.0.0:8466                0.0.0.0:*                   LISTEN      956758/java

找到了一個java進(jìn)程，mycat就是java實現(xiàn)的，那這個估計就是我們的mycat進(jìn)程了，如下確認(rèn)一下：

  1. 查看進(jìn)程詳情
$ ps -fp 956758 | cat
UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
work      956758  956756 11 Oct15 ?        09:15:36 java -DMYCAT_HOME=. -server -XX:MaxPermSize=128M -XX:-UseGCOverheadLimit -XX:+AggressiveOpts -XX:MaxDirectMemorySize=4G -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError ...

$ ll /proc/956758/cwd
lrwxrwxrwx 1 work work 0 Oct 15 16:22 /proc/956758/cwd -> /home/work/order/mycat

可見，它就是個mycat，且其工作目錄在/home/work/order/mycat。

  1. 查找其gc日志
$ ll /proc/956758/fd | grep .log$
l-wx------ 1 work work 64 Oct 16 14:12 3 -> /home/work/order/mycat/logs/gc-2021-10-15_15-27-40.log
l-wx------ 1 work work 64 Oct 16 14:12 57 -> /home/work/order/mycat/logs/sql_time.log
l-wx------ 1 work work 64 Oct 16 14:12 58 -> /home/work/order/mycat/logs/mycat_auth.log
l-wx------ 1 work work 64 Oct 16 14:12 59 -> /home/work/order/mycat/logs/error_msg.log
l-wx------ 1 work work 64 Oct 16 14:12 60 -> /home/work/order/mycat/logs/mycat_prepare.log
l-wx------ 1 work work 64 Oct 16 14:12 61 -> /home/work/order/mycat/logs/sql_error_msg.log

這樣，我們就在自己本不熟悉的機(jī)器環(huán)境里，找到了自己服務(wù)的gc日志。

2、文件描述符泄露

系統(tǒng)的文件描述符資源是有限的，用完了必須歸還，不然就會發(fā)生泄露，對應(yīng)在Java中的場景如下：

a. 通過fis=new FileInputStream("xxx")打開文件，讀取完文件后，必須調(diào)用fis.close()關(guān)閉，不然FD(file descriptor)創(chuàng)建越來越多，導(dǎo)致oom。
b. jdbc中通過conn=DriverManager.getConnection()獲取連接，操作完數(shù)據(jù)庫后，必須調(diào)用conn.close()關(guān)閉，不然就會socket創(chuàng)建越來越多（socket也是一種文件，也有FD），導(dǎo)致oom。

要想確認(rèn)java服務(wù)中，是否存在那種忘記調(diào)用close的地方，只需要不斷監(jiān)控進(jìn)程的FD數(shù)量，如果它一直都在增長，基本就是發(fā)生了泄露，如下：

$ while true; do pgrep java | xargs -i ls -l /proc/{}/fd | wc -l; sleep 10; done | tee fd_num.log
12303
12292
12290

網(wǎng)站標(biāo)題：Linux系統(tǒng)查看軟件資源損耗
文章鏈接：http://www.dlmjj.cn/article/ccecpdh.html