Linux系統效能監控與自動化

在 Linux 環境下，有效監控系統效能並善用自動化技術是確保系統穩定執行的關鍵。本文將介紹多種常用工具，例如 mpstat 監控 CPU 效能、pidstat 監控個別行程、cifsiostat 監控 CIFS/Samba 檔案系統，並示範如何結合 Shell 指令碼與 Cron 排程，自動化備份等例行性任務。此外，文章也涵蓋 NTP 和 Chrony 時間同步設定，以及 Samba 伺服器的佈署與設定，以確保跨平台檔案分享和互通性。透過這些技術的整合運用，系統管理員可以更有效率地管理系統資源，減少人為錯誤，並提升整體系統的可靠性。

使用 tapestat 檢視磁帶機統計資訊（舊式技術）

由於目前大多數環境已不再使用實體磁帶機，此工具主要用於舊系統維護。

$tapestat
Linux 4.18.0-348.7.el8_5.x86_64 (server1) 
09/24/2022 _x86_64_ (1 CPU)
No tape drives with statistics found

tapestat 解密：

當系統中沒有磁帶機時，tapestat 將顯示未找到相關統計資訊的訊息。若您的系統仍在使用磁帶機，該命令將提供相關的統計資料。

使用 mpstat 取得處理器統計資訊

mpstat 命令可用於顯示多處理器和單處理器的統計資訊。

檢視所有處理器統計資訊：

$mpstat
Linux 
5..4.-125-generic (server2) 
09/25/2022 _x86_64_ (2 CPU)
10:06:16 AM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle
10:06:16 AM all   .920   .010   .910   .200   .000   .250   .000   .000   .000   .972

檢視特定處理器統計資訊：

$mpstat -P 
Linux 
5..4.-125-generic (server2) 
09/25/2022 _x86_64_ (2 CPU)
10::43 AM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle 
10::43 AM     .710   .010   .640   .140   .000   .080   .000   .000   .000   .984 

mpstat 解密：

mpstat 能夠顯示每個處理器的詳細使用率，包括使用者模式、系統模式、等待 I/O 等多項指標。透過 -P引數，您可以檢視特定處理器的統計資訊。

監控系統效能與容量

在管理 Linux 系統時，監控系統的效能和容量是確保系統穩定運作的關鍵步驟。本章將介紹多種工具和方法，幫助系統管理員全面監控和管理系統資源。

使用 mpstat 監控處理器統計資訊

mpstat 是一個用於報告處理器相關統計資訊的工具。它能夠提供有關 CPU 使用率的詳細資料，包括使用者模式、系統模式、等待 I/O 操作等各個方面的統計。

基本用法

執行 mpstat 命令可以顯示自系統啟動以來所有 CPU 的平均統計資訊：

$ mpstat
Linux 5.4.0-125-generic (server2) 09/25/2022 _x86_64_ (2 CPU)
09:56:28 AM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle
09:56:28 AM all 2.05 0.02 2.01 0.44 0.00 0.44 0.00 0.00 0.00 95.05

檢視所有處理器的統計資訊

使用 -P ALL 選項，可以檢視所有處理器的詳細統計資訊：

$ mpstat -P ALL
Linux 5.4.0-125-generic (server2) 09/25/2022 _x86_64_ (2 CPU)
09:56:28 AM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle
09:56:28 AM all 2.05 0.02 2.01 0.44 0.00 0.44 0.00 0.00 0.00 95.05
09:56:28 AM 0 1.93 0.02 2.11 0.44 0.00 0.65 0.00 0.00 0.00 94.84
09:56:28 AM 1 2.16 0.02 1.91 0.43 0.00 0.22 0.00 0.00 0.00 95.25

設定間隔和重複次數

與其他 “stat” 命令類別似，mpstat 可以設定間隔時間和重複次數。例如，以下命令每隔5秒執行一次 mpstat，共執行3次：

$ mpstat 5 3
Linux 5.4.0-125-generic (server2) 09/25/2022 _x86_64_ (2 CPU)
10:26:53 AM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle
10:26:58 AM all 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.10 0.00 0.00 0.00 99.90
10:27:03 AM all 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.10 0.00 0.00 0.00 99.90
10:27:08 AM all 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00
Average: all 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.07 0.00 0.00 0.00 99.93

#### 程式碼解析：

• mpstat：用於報告處理器的統計資訊。
• -P ALL：顯示所有處理器的統計資訊。
• 5 3：設定 mpstat 每隔5秒執行一次，共執行3次。

使用 pidstat監控 Linux 行程

pidstat 命令用於監控目前由 Linux核心管理的個別行程。預設情況下，它只顯示活躍的行程（具有非零統計值的行程）。

基本用法

執行 pidstat 命令可以顯示目前活躍行程的統計資訊：

$ pidstat
Linux5 .4 .0 -125 -generic (server2)09 /25 /2022_x86_64_(2CPU)
11 :19 :08AMUIDPID% usr% system% guest% wait% CPUCPUCommand
11 :19 :08AM01120 .020 .040 .000 .010 .060systemd
11 :19 :08AM020 .000 .000 .000 .000 .001kthreadd
11 :19 :08AM0100 .000 .010 .000 .000 .010ksoftirqd /0
...

檢視特定使用者的行程統計資訊

使用 -d 和 -U選項，可以檢視特定使用者的行程磁碟使用統計資訊：

$ pidstat -d -U khess
Linux5 .4 .0 -125 -generic (server2)09 /25 /2022_x86_64_(2CPU)
11 :36 :26AMUSERPIDkB_rd /skB_wr /skB_ccwr /siodelayCommand
11 :36 :26AMkhess11310 .030 .000 .001systemd
11 :36 :26AMkhess12390 .790 .000 .002bash

#### 程式碼解析：

• pidstat：用於監控 Linux 行程的統計資訊。
• -d：顯示行程的磁碟使用統計資訊。
• -U khess：指定要檢視的使用者名稱。

使用 cifsiostat監控 Windows 相容檔案系統統計資訊

cifsiostat 命令用於顯示關於 CIFS（Common Internet File System）或 Samba檔案系統的讀寫操作統計資訊。

基本用法

執行 cifsiostat 命令可以顯示 CIFS/Samba檔案系統的統計資訊：

$ cifsiostat 
Filesystem :rB /swB /srops /swops /sfo /sfc /sfd /s 
\\ server2\common0 .000 .000 .000 .001 .001 .000 .00 

#### 程式碼解析：

• cifsiostat：用於顯示 CIFS/Samba檔案系統的統計資訊。
• 輸出結果包括讀取位元組數、寫入位元組數、讀取操作次數、寫入操作次數等。

自動化與指令碼編寫

系統管理員盡可能地自動化他們的工作，但並非所有任務都能自動化。自動化有其優勢，但也有侷限性。本章將討論自動化的優缺點，以及在自動化過程中可能遇到的挑戰，如時序問題、系統故障、指令碼錯誤和人為干預等。

為什麼要自動化？

一些系統管理員曾問我為什麼要進行自動化。答案很簡單：這樣你就可以專注於更高層級的工作，而讓電腦系統處理那些必須執行的日常瑣事。這些瑣事包括手動建立備份、將備份複製到存檔位置、檢查每個系統的容量、安裝更新、檢查日誌檔案中的錯誤以及檢查執行時間等。

自動化的好處

自動化可以減少人為錯誤，提高工作效率，讓系統管理員有更多時間專注於重要的任務，如系統安全、測試新軟體和提升指令碼編寫技能。

#### 程式碼解析：

本文討論了自動化的好處和必要性，沒有特定的程式碼範例。

自動化：節省時間、減少錯誤與提升工作滿意度

在現今的技術環境中，我們擁有近乎無窮的運算能力，卻往往面臨時間的嚴格限制。將重複性、耗時的任務交給系統自動處理，不僅能節省時間，還能避免人為錯誤。自動化幾乎所有的重複性任務，不僅能提升工作效率，還能減少因人為疏失導致的問題。

自動化帶來的效益

基本自動化技術易於實行，能夠節省時間、金錢，並減少錯誤。系統管理員（sysadmin）透過自動化，能夠減少工作負擔，避免因重複性工作導致的倦怠感。多項研究顯示，自動化確實能提升工作滿意度。將備份、檔案傳輸、檢查備份和移除舊備份等重複性任務自動化，能夠大幅降低管理多台系統的工作量。

自動化的實踐

以下是關於自動化的五個常見問題的解答：

1. 哪些任務應該自動化？
   任何可以可靠地指令碼化的任務，即使需要使用者輸入，都應該自動化。

2. 是否有無法自動化的任務？
   是的，很多工無法自動化，尤其是那些需要複雜、多步驟決策的任務。不過，可以使用各種技術（如expect、shell指令碼、Perl、PHP等指令碼語言和編譯語言）來嘗試自動化它們。

3. 是否有不應該自動化的任務？
   是的。例如，不應該自動化需要將未加密的密碼儲存在文字檔案中的任務。可以使用加密密碼、金鑰檔案、有限的sudo許可權或非特權帳戶來安全地自動化任務。

4. 應該首先自動化哪個任務？
   應該首先自動化備份任務。例如，建立/etc目錄的備份，並使用安全複製（SCP）將其存檔到另一台系統上。

5. 是否應該購買商業自動化解決方案？
   可以先使用自己的指令碼，並在窮盡所有選項後再考慮購買商業解決方案。如果主機數量龐大，購買商業解決方案是合理的。

編寫指令碼

編寫指令碼的第一步是列出指令碼需要執行的步驟。以backup_server1.sh為例：

• 建立/etc目錄的tar檔案。
• 壓縮tar檔案。
• 將檔案傳輸到伺服器archive1。

指令碼內容如下：

#!/bin/bash
# 建立/etc的tar檔案
sudo tar cvf server1_etc.tar /etc
# 壓縮tar檔案
gzip -9 server1_etc.tar
# 將檔案傳輸到archive1的/server1/backups目錄
scp server1_etc.tar.gz archive1:/server1/backups

內容解密：

1. #!/bin/bash 指定了用於執行該指令碼的shell。
2. sudo tar cvf server1_etc.tar /etc 建立了一個名為server1_etc.tar的tar檔案，包含了/etc目錄的所有內容。
3. gzip -9 server1_etc.tar 使用最高壓縮率對tar檔案進行壓縮。
4. scp server1_etc.tar.gz archive1:/server1/backups 將壓縮後的檔案安全地複製到archive1伺服器的指定目錄中。

設定備份使用者和排程任務

為了提高安全性，建議建立一個專門的備份使用者（例如bur），並為該使用者設定無密碼SSH金鑰認證。同時，設定cron作業來定期執行備份指令碼。

設定範例：

# 為bur使用者設定crontab
0 2 * * * /home/bur/backup_server1.sh

這將每天凌晨2點執行備份指令碼，將/etc目錄備份到archive1伺服器上。

結語

自動化不僅能夠提升工作效率、減少錯誤，還能提高系統管理員的工作滿意度。透過編寫簡單的指令碼，可以實作備份、檔案傳輸等任務的自動化，從而節省寶貴的時間，專注於更重要的工作。建議從備份任務開始，逐步實作更多工的自動化，以提升整體的工作效率和系統管理的可靠性。

使用 cron 進行任務排程

cron 是一種用於在特定時間執行命令的工具，能夠自動化重複性任務，無論是每天、每週還是每月的特定時間。它是 Linux 系統中的一項基本工具，用於處理那些需要在特定時間執行的任務。

瞭解 cron 的工作原理

cron 的語法看似複雜，但實際上非常有規律：

# ┌───────────── 分鐘 (0 - 59)
# │ ┌───────────── 小時 (0 - 23)
# │ │ ┌───────────── 日期 (1 - 31)
# │ │ │ ┌───────────── 月份 (1 - 12)
# │ │ │ │ ┌───────────── 星期幾 (0 - 6)，0 和 7 都代表星期日
# │ │ │ │ │
# * * * * * 要執行的命令

這種格式定義了何時執行特定的命令或指令碼。

實際應用範例

每 5 分鐘執行一次指令碼

如果需要在每天的每 5 分鐘執行一次指令碼，可以這樣設定：

0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55 * * * * /path/to/script.sh

每週一、三、五下午 2:00 執行指令碼

若要在每週一、三、五的下午 2:00 執行指令碼，設定如下：

0 14 * * 1,3,5 /path/to/script.sh

每月 15 日早上 6:00 執行指令碼

要在每月的 15 日早上 6:00 執行指令碼，可以這樣寫：

0 6 15 * * /path/to/script.sh

注意事項

• 設定 * * * * * /path/to/script.sh 將會使指令碼每分鐘執行一次，通常這不是我們想要的結果。
• 大多數監控場景下，每五分鐘執行一次已經足夠捕捉到需要的資訊。

使用網路時間協定（NTP）防止時間漂移

當多個系統需要協同工作時，保持它們的時間同步至關重要。為此，可以使用 chrony 或 ntp 這類別工具來同步系統時間。

安裝與設定 chrony

1. 安裝 chrony：

   $ sudo yum -y install chrony  # 在 RHEL/CentOS 上
   $ sudo apt install chrony     # 在 Debian/Ubuntu 上
   

2. 啟動並設定 chrony 開機自啟：

   $ sudo systemctl enable chronyd
   $ sudo systemctl start chronyd
   

3. 檢查 chrony 狀態：

   $ chronyc activity
   

   此命令會顯示目前的時間同步狀態。

設定 chrony 為本地時間伺服器

1. 編輯 /etc/chrony.conf，取消註解以下兩行，並修改為你的網路設定：

   # Allow NTP client access from local network.
   allow 192.168.0.0/16
   # Serve time even if not synchronized to a time source.
   local stratum 10
   

2. 重啟 chronyd 服務：

   $ sudo systemctl restart chronyd
   

設定客戶端使用本地時間伺服器

在客戶端的 /etc/chrony.conf 中加入以下行：

server 192.168.1.80 prefer iburst

然後重啟客戶端的 chronyd 服務，並檢查時間同步狀態：

$ chronyc sources

此設定將確保你的本地網路中的所有系統保持時間同步。

Samba在Windows相容性中的佈署

在現代資料中心中，不同系統之間的互操作性是不可或缺的。Windows、Linux和Unix系統需要能夠共存並協同工作。Samba是一個重要的工具，它使Linux和Unix系統能夠與Windows系統實作互操作，提供穩定的檔案和列印服務。

Samba的功能與優勢

Samba提供了一套實用程式，使Linux和Unix系統能夠與Windows系統分享檔案和資源。使用Samba，Linux系統可以：

• 與Windows電腦分享目錄、檔案系統和印表機
• 掛載Windows共用資料夾
• 瀏覽網路上的共用資源
• 參與Windows網域驗證和授權
• 使用Windows名稱解析服務
• 使用共用印表機

同時，Windows電腦也可以：

• 瀏覽Linux共用資源
• 使用共用印表機
• 將網路磁碟機對映到Linux共用資料夾

規劃Samba環境

在佈署Samba之前，需要考慮幾個重要的問題：

1. 是否需要限制共用空間的存取許可權？
2. 是否允許所有使用者在共用空間中建立和複製檔案？
3. 是否需要設定預設的檔案許可權？
4. 是否需要唯讀資料夾？
5. 共用空間是永久還是臨時的？

假設設施部門請求建立一個共用檔案空間，以下是可能的答案：

1. 是的，僅限設施部門員工存取。
2. 是的，所有人都可以複製和建立檔案。
3. 所有人都有讀寫所有檔案的許可權。
4. 是的，需要一個唯讀的「Policies」資料夾。
5. 這是一個永久的共用空間。

根據這些答案，可以開始設定Samba環境。首先，建立一個名為「facilities」的群組，並將相關使用者加入其中。然後，建立一個共用目錄（如/opt/facilities），並設定適當的群組擁有權和許可權。

$ sudo groupadd -g 9001 facilities
$ sudo usermod -g facilities atran
$ sudo usermod -g facilities areed
$ sudo usermod -g facilities akumar
$ sudo mkdir /opt/facilities
$ sudo chgrp facilities /opt/facilities
$ sudo chmod 770 /opt/facilities

設定細節解析：

• groupadd命令用於建立一個新的群組。
• usermod命令用於將使用者新增到指定的群組。
• mkdir命令用於建立新的目錄。
• chgrp命令用於更改目錄的群組擁有權。
• chmod命令用於更改目錄的許可權。

接下來，建立一個唯讀的子目錄「Policies」。

$ sudo mkdir /opt/facilities/Policies
$ sudo chmod 740 /opt/facilities/Policies

設定細節解析：

• 在/opt/facilities下建立了一個名為「Policies」的子目錄。
• 將「Policies」目錄的許可權設定為740，確保只有擁有者和群組可以讀取，而其他人無法存取。

這樣，共用空間的設定就完成了，接下來就可以進行Samba的組態，使其能夠與Windows系統協同工作。