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Linux review

Linux 进行性能诊断

CPU利用率

CPU使用率，就是程序对CPU时间片的占用情况

即CPU使用率 = CPU时间片被程序使用的时间 / 总时间。

CPU利用率显示的是程序在运行期间实时占用的CPU百分比。

CPU 平均负载

CPU 平均负载，以及在 io 上被阻塞的任务。

$ uptime 
23:51:26 up 21:31, 1 user, load average: 30.02, 26.43, 19.02

这三个值是系统计算的 1 分钟、5 分钟、15 分钟的指数加权的动态平均值

CPU的使用率还是100%，但是工作负载则变成2了。所以也就是说，CPU的工作负载越大，代表CPU必须要在不同的工作之间进行频繁的工作切换。无论CPU的利用率是高是低，跟后面有多少任务在排队(CPU负载)没有必然关系

什么是load average？

linux系统中的Load 是对当前CPU工作量的度量 (WikiPedia: the system load is a measure of the amount of work that a computer system is doing)。

查看物理CPU个数

cat /proc/cpuinfo | grep “physical id”| sort | uniq | wc -l

查看每个物理CPU中core的个数(即核数)

cat /proc/cpuinfo | grep “cpu cores” | uniq

查看逻辑CPU的个数

cat /proc/cpuinfo| grep “processor”| wc -l

2、如果CPU负载很高，利用率却很低该怎么办

CPU负载很高，利用率却很低，说明处于等待状态的任务很多，负载越高，代表可能很多僵死的进程。通常这种情况是IO密集型的任务，大量任务在请求相同的IO，导致任务队列堆积。

  • 磁盘读写请求过多就会导致大量I/O等待
  • MySQL中存在没有索引的语句或存在死锁等情况

top

  • The same output you can find using Linux uptime command.
  • Row 2 shows the number of process running on the server and their state. （total, running, sleeping, stopped, zombie)
    • Zombie process is a process that has completed execution but still has an entry in the process table.
  • Row three shows the CPU utilization status on the server, you can find here how much CPU is free and how much is utilizing by the system.
  • Row 4 shows the memory utilization on the server, you can find here how much memory is used, the same results you can find using free command.
    • Total system memory, current used by memory system, free memory, total memory used by Buffers
  • Row 5 shows the swap memory utilization on the server, you can find here how much swap is being used, the same results you can find using free command.
    • In general terms, swap is a part of the hard disk used as RAM on the system.
    • Total Swap memory in System
    • Current USED Swap Memory by system
    • Free Swap Memory
    • Total Cached memory by system
  • Row #6 running process on servers and there additional details about them like below.

linux系统里，buffer和cache如何区分？

buffer和cache都是内存中的一块区域，

  • 当CPU需要写数据到磁盘时，由于磁盘速度比较慢，所以CPU先把数据存进buffer，
  • 当CPU需要从磁盘读入数据时，由于磁盘速度比较慢，可以把即将用到的数据提前存入cache，CPU直接从Cache中拿数据要快的多。

Linux 文件系统

inode

文件系统包含元数据（索引数据）以及数据内容（数据块）

inode即为元数据，inode记录数据块的位置及索引信息（文件属性，ctime，atime，mtime等）

  • 文件的字节数，块数
  • 文件拥有者的User ID
  • 文件的Group ID
  • 文件的读、写、执行权限
  • 文件的时间戳，共有三个：ctime指inode上一次变动的时间，mtime指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间。
  • 链接数，即有多少文件名指向这个inode
  • 文件数据block的位置
  • inode编号

inode的大小

所以硬盘格式化的时候，操作系统自动将硬盘分成两个区域。

一个是数据区，存放文件数据；另一个是inode区（inode table），存放inode所包含的信息

硬链接

Unix/Linux系统允许，多个文件名指向同一个inode号码。

可以用不同的文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改，会影响到所有文件名；但是，删除一个文件名，不影响另一个文件名的访问。这种情况就被称为”硬链接”（hard link）

ln -i

软链接

文件A和文件B的inode号码虽然不一样，但是文件A的内容是文件B的路径。

ln创建的是硬链接，带-s参数的ln命令创建的是软链接。

负载均衡

七层负载均衡：就是可以根据访问用户的 HTTP 请求头、URL 信息将请求转发到特定的主机。

  • DNS 重定向
  • HTTP 重定向
  • 反向代理

四层负载均衡：基于 IP 地址和端口进行请求的转发。

  • 修改 IP 地址
  • 修改 MAC 地址

DNS 负载均衡 / HTTP 负载均衡 / 反向代理负载均衡 / IP负载均衡 / 数据链路层负载均衡

负载均衡算法

  • 随机

    • 随机算法
    • 加权随机算法

  • 轮询

    • 轮询算法
    • 加权轮询算法
  • 最小活跃数 / 源地址哈希 / 一致性哈希

常见网络编程面试题

  • 网络协议是什么？

简述TCP三次握手，四次断开，及其优点和缺点，同时相对于UDP的差别？

简述TCP三次握手，四次断开

  • Client -> Server: SYN_SENT -> SYN -> SYN-RCV (Listen)
  • Server -> Client: SYN-RCV -> SYN+ACK -> ESTABLSHED

  • Client -> Server: ESTABLSHED -> ACK+请求数据 -> ESTABLSHED

  • 第一次握手：客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；

  • 第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
  • 第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

四次断开：

  • 当主机A完成数据传输后，将控制位FIN置1，提出停止TCP连接的请求；
  • 主机B收到FIN后对其作出响应，确认这一方向上的TCP连接将关闭，将ACK置1；
  • 主机B再提出反方向的关闭请求，将FIN置1；

  • 主机A对主机B的请求进行确认，将ACK置1，双方向的关闭结束

  • A -> B (FIN_WAIT1 -> FIN -> CLOSE_WAIT)

  • B -> A (CLOSE_WAIT -> ACK -> FIN_WAIT2)
  • B -> A (LAST_ACK -> FIN -> TIME_WAIT)
  • A -> B (TIME_WAIT -> ACK)

netstat

netstat -nlp |grep LISTEN   //查看当前所有监听端口·

监听端口

侦听端口是应用程序或进程在其上侦听的网络端口，充当通信端点。

每个监听端口都可以使用防火墙打开或关闭（过滤）。一般而言，开放端口是一个网络端口，它接受来自远程位置的传入数据包。

sudo netstat -tunlp
  • -t-显示TCP端口。
  • -u -显示UDP端口。
  • -n -显示数字地址而不是解析主机。
  • -l -仅显示监听端口。
  • -p -显示侦听器进程的PID和名称。仅当你以root用户或 sudo 用户身份运行命令时，才会显示此信息。
Proto Recv-Q Send-Q Local Address   Foreign Address     State       PID/Program name      
tcp        0      0 0:22              0:*               LISTEN      445/sshd              
tcp        0      0 0:25              0:*               LISTEN      929/master            
tcp6       0      0 :::3306           ::*               LISTEN      534/mysqld            
tcp6       0      0 :::80             :::*              LISTEN      515/apache2           
tcp6       0      0 :::22             :::*              LISTEN      445/sshd              
tcp6       0      0 :::25             :::*              LISTEN      929/master            
tcp6       0      0 :::33060          :::*              LISTEN      534/mysqld            
udp        0      0 0:68              0:*                           966/dhclient
  • Proto-套接字使用的协议。
  • Local Address -进程侦听的IP地址和端口号。
  • PID/Program name -PID和进程名称。
sudo netstat -nlp | grep 22

tcp        0      0 0:22              0:*               LISTEN      445/sshd  
tcp6       0      0 :::22             :::*              LISTEN      445/sshd

用ss

检查监听端口

ss是新的netstat。它缺少netstat的某些功能，但是公开了更多的TCP状态，并且速度稍快。命令选项基本相同，因此从netstat到ss的转换并不困难。

要使用ss获取所有监听端口的列表，请输入：

sudo ss -tunlp

输出与netstat报告的输出几乎相同：

State    Recv-Q   Send-Q     Local Address:Port      Peer Address:Port                                                                                          
LISTEN   0        128              0:22             0:*      users:(("sshd",pid=445,fd=3))                                                          
LISTEN   0        100              0:25             0:*      users:(("master",pid=929,fd=13))                                                       
LISTEN   0        128                    *:3306                 *:*      users:(("mysqld",pid=534,fd=30))                                                       
LISTEN   0        128                    *:80                   *:*      users:(("apache2",pid=765,fd=4),("apache2",pid=764,fd=4),("apache2",pid=515,fd=4))     
LISTEN   0        128                 [::]:22                [::]:*      users:(("sshd",pid=445,fd=4))                                                          
LISTEN   0        100                 [::]:25                [::]:*      users:(("master",pid=929,fd=14))                                                       
LISTEN   0        70                     *:33060                *:*      users:(("mysqld",pid=534,fd=33))

使用lsof

检查监听端口

lsof是功能强大的命令行应用程序，可提供有关进程打开的文件的信息。

在Linux中，所有内容都是文件。你可以将套接字视为写入网络的文件。

要获取具有lsof的所有侦听TCP端口的列表，请输入：

sudo lsof -nP -iTCP -sTCP:LISTEN

使用的选项如下:

  • -n-不要将端口号转换为端口名称。
  • -p -不解析主机名，显示数字地址。

-iTCP -sTCP:LISTEN -仅显示TCP状态为LISTEN的网络文件。

COMMAND   PID     USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME  
sshd      445     root    3u  IPv4  16434      0t0  TCP *:22 (LISTEN)  
sshd      445     root    4u  IPv6  16445      0t0  TCP *:22 (LISTEN)  
apache2   515     root    4u  IPv6  16590      0t0  TCP *:80 (LISTEN)  
mysqld    534    mysql   30u  IPv6  17636      0t0  TCP *:3306 (LISTEN)  
mysqld    534    mysql   33u  IPv6  19973      0t0  TCP *:33060 (LISTEN)  
apache2   764 www-data    4u  IPv6  16590      0t0  TCP *:80 (LISTEN)  
apache2   765 www-data    4u  IPv6  16590      0t0  TCP *:80 (LISTEN)  
master    929     root   13u  IPv4  19637      0t0  TCP *:25 (LISTEN)  
master    929     root   14u  IPv6  19638      0t0  TCP *:25 (LISTEN)
  • COMMAND，PID，USER-运行与端口关联的程序的名称，PID和用户。
  • NAME -端口号。

要查找正在侦听特定端口（例如端口3306）的进程，可以使用：

sudo lsof -nP -iTCP:3306 -sTCP:LISTEN

输出显示MySQL服务器使用端口3306:

COMMAND PID  USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME  
mysqld  534 mysql   30u  IPv6  17636      0t0  TCP *:3306 (LISTEN)