第66集：进程监控工具
教学目标
- 了解Linux系统中进程监控的重要性
- 掌握常用的进程监控工具及其使用方法
- 学会查看进程状态和资源使用情况
- 学会分析进程树结构
- 能够识别和处理异常进程
- 能够根据监控结果进行进程优化
主要知识点
1. 进程监控概述
进程监控的重要性：
- 进程异常会影响系统稳定性
- 资源占用过高会导致系统性能下降
- 僵尸进程会占用系统资源
- 恶意进程会威胁系统安全
- 定期监控有助于提前发现潜在问题
进程监控的主要指标：
- 进程状态
- CPU使用率
- 内存使用率
- 磁盘I/O使用率
- 网络I/O使用率
- 进程优先级
- 进程启动时间
- 进程运行时间
2. 进程查看工具
2.1 ps 命令
ps命令是最常用的进程查看工具，用于显示当前系统中的进程状态。
基本语法：
ps [选项]常用选项：
-a：显示所有终端中的进程-u：显示进程的用户信息-x：显示没有控制终端的进程-e：显示所有进程-f：显示完整格式的进程信息-l：显示长格式的进程信息-o：自定义输出格式-p：显示指定PID的进程--forest：以树状结构显示进程
使用示例：
# 查看当前终端中的进程
ps
# 查看所有进程
ps -ef
# 查看所有进程并以树状结构显示
ps -ef --forest
# 查看指定用户的进程
ps -u root
# 查看指定PID的进程
ps -p 1234
# 自定义输出格式（PID、命令、CPU使用率、内存使用率）
ps -eo pid,comm,%cpu,%mem
# 查看进程的完整命令行
ps -ef | grep nginx
ps -ef | grep [n]ginx # 避免显示grep进程本身2.2 pgrep 命令
pgrep命令用于根据进程名或其他属性查找进程，是进程查找的专用工具。
基本语法：
pgrep [选项] 模式常用选项：
-l：显示进程名-a：显示完整的命令行-u：指定用户-P：指定父进程PID-g：指定进程组ID-t：指定终端
使用示例：
# 查找指定名称的进程
pgrep nginx
# 查找指定名称的进程并显示进程名
pgrep -l nginx
# 查找指定名称的进程并显示完整命令行
pgrep -a nginx
# 查找指定用户的进程
pgrep -u root sshd
# 查找指定父进程的子进程
pgrep -P 12342.3 pstree 命令
pstree命令用于以树状结构显示进程之间的关系，直观展示进程的父子关系。
基本语法：
pstree [选项] [PID]常用选项：
-a：显示完整的命令行-u：显示进程的用户切换-p：显示进程的PID-c：显示相同的子树多次-h：高亮显示当前进程及其祖先
使用示例：
# 以树状结构显示所有进程
pstree
# 显示进程的PID
pstree -p
# 显示完整的命令行
pstree -a
# 显示指定PID的进程树
pstree -p 1234
# 高亮显示当前进程
pstree -h3. 进程动态监控工具
3.1 top 命令
top命令是一个交互式的进程监控工具，可以实时显示进程的资源使用情况。
基本语法：
top [选项]常用选项：
-d：指定刷新间隔（秒）-p：显示指定PID的进程-u：显示指定用户的进程-c：显示完整的命令行-b：以批处理模式运行-n：指定刷新次数
交互式命令：
k：终止指定PID的进程r：修改指定PID的进程优先级f：自定义显示字段o：按指定字段排序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q：退出top
使用示例：
# 启动top并实时监控进程
top
# 每2秒刷新一次
top -d 2
# 监控指定PID的进程
top -p 1234
# 监控指定用户的进程
top -u nginx
# 以批处理模式运行并输出5次结果
top -b -n 5 > top_output.txt3.2 htop 命令
htop命令是一个增强版的top命令，提供了更友好的界面和更多的功能。
基本语法：
htop [选项]常用选项：
-d：指定刷新间隔（秒）-p：显示指定PID的进程-u：显示指定用户的进程-s：指定排序字段
交互式命令：
F1：显示帮助信息F2：进入设置界面F3：搜索进程F4：过滤进程F5：切换树状视图F6：选择排序字段F7：降低进程优先级F8：提高进程优先级F9：终止进程F10：退出htop
使用示例：
# 安装htop
sudo apt install htop # Debian/Ubuntu
sudo yum install htop # CentOS/RHEL
# 启动htop并实时监控进程
htop
# 监控指定PID的进程
htop -p 1234
# 监控指定用户的进程
htop -u nginx
# 按内存使用率排序
htop -s MEM3.3 atop 命令
atop命令是一个高级的系统和进程监控工具，可以记录系统资源使用情况并进行历史分析。
基本语法：
atop [选项]常用选项：
-a：显示所有进程-d：指定刷新间隔（秒）-n：指定刷新次数-w：将数据写入文件-r：从文件中读取数据
使用示例：
# 安装atop
sudo apt install atop # Debian/Ubuntu
sudo yum install atop # CentOS/RHEL
# 启动atop并实时监控进程
atop
# 每2秒刷新一次
atop -d 2
# 将数据写入文件
atop -w /var/log/atop.log 60
# 从文件中读取数据
atop -r /var/log/atop.log4. 进程资源监控工具
4.1 pidstat 命令
pidstat命令是一个进程级的资源监控工具，可以详细显示进程的CPU、内存、磁盘I/O和网络I/O使用情况。
基本语法：
pidstat [选项] [时间间隔] [次数]常用选项：
-u：显示CPU使用情况（默认）-r：显示内存使用情况-d：显示磁盘I/O使用情况-w：显示上下文切换情况-t：显示线程级别的统计信息-p：显示指定PID的进程-U：显示指定用户的进程
使用示例：
# 安装pidstat（通常包含在sysstat包中）
sudo apt install sysstat # Debian/Ubuntu
sudo yum install sysstat # CentOS/RHEL
# 查看所有进程的CPU使用情况（每1秒刷新一次，共5次）
pidstat 1 5
# 查看指定PID的进程的内存使用情况
pidstat -r -p 1234 1 5
# 查看所有进程的磁盘I/O使用情况
pidstat -d 1 5
# 查看线程级别的统计信息
pidstat -t 1 54.2 psutil 库
psutil是一个Python库，提供了跨平台的进程和系统监控功能，适合编写自定义监控脚本。
使用示例：
# 安装psutil
pip install psutilPython脚本示例：
import psutil
import time
# 监控所有进程的CPU和内存使用情况
while True:
print("\n进程ID\tCPU使用率\t内存使用率\t命令")
print("-" * 80)
for proc in psutil.process_iter(['pid', 'name', 'cpu_percent', 'memory_percent']):
try:
info = proc.info
print(f"{info['pid']}\t{info['cpu_percent']:.2f}%\t\t{info['memory_percent']:.2f}%\t\t{info['name']}")
except (psutil.NoSuchProcess, psutil.AccessDenied):
pass
time.sleep(2)5. 进程分析工具
5.1 strace 命令
strace命令用于跟踪进程的系统调用和信号，是进程调试和分析的重要工具。
基本语法：
strace [选项] 命令
strace [选项] -p PID常用选项：
-p：跟踪指定PID的进程-f：跟踪子进程-e：指定要跟踪的系统调用-o：将输出写入文件-s：指定字符串的最大长度-t：显示时间戳
使用示例：
# 跟踪指定命令的系统调用
strace ls -l
# 跟踪指定PID的进程
strace -p 1234
# 跟踪进程的文件操作相关系统调用
strace -e open,read,write,close -p 1234
# 将输出写入文件
strace -o trace.log -p 12345.2 lsof 命令
lsof命令用于显示进程打开的文件，是进程文件操作分析的重要工具。
基本语法：
lsof [选项]常用选项：
-p：显示指定PID的进程打开的文件-u：显示指定用户的进程打开的文件-c：显示指定命令的进程打开的文件-i：显示网络连接-t：仅显示PID
使用示例：
# 查看指定PID的进程打开的文件
lsof -p 1234
# 查看指定用户的进程打开的文件
lsof -u nginx
# 查看网络连接
lsof -i
# 查看指定端口的网络连接
lsof -i :806. 高级进程监控工具
6.1 Glances 命令
Glances是一个跨平台的系统监控工具，提供了丰富的监控信息，包括进程、CPU、内存、磁盘、网络等。
使用示例：
# 安装Glances
pip install glances # 使用pip安装
sudo apt install glances # Debian/Ubuntu
# 启动Glances并实时监控系统
Glances
# 以Web模式运行
Glances -w
# 然后在浏览器中访问 http://localhost:61208
# 以客户端-服务器模式运行
# 服务器端
Glances -s
# 客户端
Glances -c 服务器地址6.2 进程监控系统：Prometheus + Grafana
对于企业级进程监控，可以使用Prometheus和Grafana构建完整的进程监控系统。
部署示例：
# 安装Prometheus（参考官方文档）
# 安装Grafana（参考官方文档）
# 配置进程监控指标采集
# 使用node_exporter采集系统和进程指标
# 使用process-exporter采集详细的进程指标实用案例分析
案例1：CPU使用率过高问题排查
场景：系统报警显示CPU使用率过高，可能存在异常进程。
排查步骤：
查看CPU使用率最高的进程：
top -b -n 1 | head -20 ps -eo pid,comm,%cpu --sort=-%cpu | head -10分析进程的详细信息：
ps -ef | grep 进程名 lsof -p 进程PID strace -p 进程PID检查进程是否为恶意进程：
- 检查进程的路径是否合法
- 检查进程的启动参数
- 检查进程的网络连接
解决方案：
- 终止异常进程：
kill 进程PID或kill -9 进程PID - 优化应用程序代码
- 调整进程优先级：
renice -n 10 进程PID - 增加系统资源（如CPU核心数）
- 终止异常进程：
案例2：内存使用率过高问题排查
场景：系统报警显示内存使用率过高，可能存在内存泄漏。
排查步骤：
查看内存使用率最高的进程：
top -b -n 1 -o %MEM | head -20 ps -eo pid,comm,%mem --sort=-%mem | head -10分析进程的内存使用情况：
pidstat -r -p 进程PID 1 5 cat /proc/进程PID/status | grep Vm检查是否存在内存泄漏：
- 监控进程内存使用的变化趋势
- 分析应用程序的内存分配和释放
解决方案：
- 终止异常进程：
kill 进程PID - 优化应用程序的内存管理
- 增加系统内存
- 配置内存限制：
ulimit -m 内存大小或使用cgroups
- 终止异常进程：
案例3：僵尸进程问题排查
场景：系统中存在大量僵尸进程，占用系统资源。
排查步骤：
查找僵尸进程：
ps -ef | grep defunct ps -eo pid,stat,comm | grep Z查看僵尸进程的父进程：
ps -ef | grep 僵尸进程PID # 第二列是父进程PID分析父进程：
- 检查父进程是否正常运行
- 检查父进程是否正确处理子进程的退出
解决方案：
- 重启父进程：
systemctl restart 服务名 - 终止父进程：
kill 父进程PID（谨慎使用） - 修复应用程序，确保正确处理子进程的退出
- 重启父进程：
课后练习
基础练习：
- 使用
ps命令查看系统中的进程 - 使用
top命令监控进程的资源使用情况 - 使用
pstree命令查看进程树结构 - 使用
pgrep命令查找指定名称的进程
- 使用
进阶练习：
- 编写一个脚本，定期检查CPU使用率最高的进程并记录日志
- 使用
pidstat命令分析进程的磁盘I/O使用情况 - 使用
strace命令跟踪进程的系统调用 - 使用
lsof命令查看进程的网络连接
综合练习：
- 分析一个系统性能下降问题，找出导致性能下降的进程
- 设计一个进程监控方案，包括异常进程检测和告警
总结
本集教程详细介绍了Linux系统中的进程监控工具，包括：
- 进程查看工具：
ps、pgrep、pstree - 进程动态监控工具：
top、htop、atop - 进程资源监控工具：
pidstat、psutil - 进程分析工具：
strace、lsof - 高级进程监控工具：
Glances、Prometheus + Grafana
通过掌握这些工具，系统管理员可以及时发现和解决进程相关问题，确保系统的稳定运行。在实际应用中，应根据具体场景选择合适的监控工具，并结合定期检查和自动化监控，建立完善的进程监控体系。
进程监控是系统管理的重要组成部分，定期的进程监控和维护可以提高系统性能，避免因进程问题导致的服务中断和业务损失。