1. 操作系统监控概述

操作系统监控是运维工作的基础，通过实时监控系统资源使用情况、性能指标和运行状态，可以及时发现系统问题、预防故障发生、优化系统性能。本文将详细介绍操作系统监控的核心指标、监控工具、性能分析方法以及最佳实践。

1.1 监控的重要性

  1. 故障预防: 提前发现系统异常，预防故障发生
  2. 性能优化: 识别性能瓶颈，优化系统配置
  3. 容量规划: 为系统扩容提供数据支持
  4. 问题诊断: 快速定位和解决系统问题
  5. 资源管理: 合理分配和管理系统资源

1.2 核心监控指标

  • CPU使用率: 处理器使用情况和负载
  • 内存使用率: 内存使用情况和交换分区
  • 磁盘I/O: 磁盘读写性能和空间使用
  • 网络I/O: 网络流量和连接状态
  • 进程状态: 进程运行状态和资源占用
  • 系统负载: 系统整体负载情况

1.3 监控层次

  1. 硬件层: CPU、内存、磁盘、网络硬件状态
  2. 内核层: 内核参数、系统调用、中断处理
  3. 应用层: 应用程序性能、资源使用
  4. 业务层: 业务指标、用户体验

2. CPU监控与分析

2.1 CPU监控指标

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#!/bin/bash
# cpu-monitor.sh

# CPU监控脚本
monitor_cpu() {
    echo "=== CPU监控信息 ==="
    
    # CPU使用率
    echo "CPU使用率:"
    top -bn1 | grep "Cpu(s)" | awk '{print $2}' | cut -d'%' -f1
    
    # CPU负载
    echo "CPU负载:"
    uptime | awk -F'load average:' '{print $2}'
    
    # CPU核心数
    echo "CPU核心数:"
    nproc
    
    # CPU信息
    echo "CPU信息:"
    cat /proc/cpuinfo | grep "model name" | head -1 | cut -d: -f2
    
    # 进程CPU使用率TOP10
    echo "进程CPU使用率TOP10:"
    ps aux --sort=-%cpu | head -11
}

# CPU性能分析
analyze_cpu_performance() {
    echo "=== CPU性能分析 ==="
    
    # 检查CPU使用率
    cpu_usage=$(top -bn1 | grep "Cpu(s)" | awk '{print $2}' | cut -d'%' -f1)
    if (( $(echo "$cpu_usage > 80" | bc -l) )); then
        echo "警告: CPU使用率过高 ($cpu_usage%)"
    fi
    
    # 检查负载
    load_avg=$(uptime | awk -F'load average:' '{print $2}' | awk '{print $1}' | cut -d',' -f1)
    cpu_cores=$(nproc)
    if (( $(echo "$load_avg > $cpu_cores" | bc -l) )); then
        echo "警告: 系统负载过高 ($load_avg > $cpu_cores)"
    fi
    
    # 检查CPU温度
    if [ -f /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp ]; then
        temp=$(cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp)
        temp_c=$((temp/1000))
        if [ $temp_c -gt 70 ]; then
            echo "警告: CPU温度过高 (${temp_c}°C)"
        fi
    fi
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "monitor")
            monitor_cpu
            ;;
        "analyze")
            analyze_cpu_performance
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 {monitor|analyze}"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

2.2 CPU性能分析工具

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#!/bin/bash
# cpu-analysis-tools.sh

# 使用top命令监控
monitor_with_top() {
    echo "使用top命令监控CPU:"
    top -bn1 | head -20
}

# 使用htop命令监控
monitor_with_htop() {
    echo "使用htop命令监控CPU:"
    if command -v htop >/dev/null 2>&1; then
        htop -n 1
    else
        echo "htop未安装，请先安装: apt-get install htop"
    fi
}

# 使用vmstat命令监控
monitor_with_vmstat() {
    echo "使用vmstat命令监控CPU:"
    vmstat 1 5
}

# 使用iostat命令监控
monitor_with_iostat() {
    echo "使用iostat命令监控CPU:"
    if command -v iostat >/dev/null 2>&1; then
        iostat -c 1 5
    else
        echo "iostat未安装，请先安装: apt-get install sysstat"
    fi
}

# 使用sar命令监控
monitor_with_sar() {
    echo "使用sar命令监控CPU:"
    if command -v sar >/dev/null 2>&1; then
        sar -u 1 5
    else
        echo "sar未安装，请先安装: apt-get install sysstat"
    fi
}

# 使用perf命令分析
analyze_with_perf() {
    echo "使用perf命令分析CPU:"
    if command -v perf >/dev/null 2>&1; then
        perf stat -a sleep 1
    else
        echo "perf未安装，请先安装: apt-get install linux-tools-common"
    fi
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "top")
            monitor_with_top
            ;;
        "htop")
            monitor_with_htop
            ;;
        "vmstat")
            monitor_with_vmstat
            ;;
        "iostat")
            monitor_with_iostat
            ;;
        "sar")
            monitor_with_sar
            ;;
        "perf")
            analyze_with_perf
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 {top|htop|vmstat|iostat|sar|perf}"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

2.3 CPU优化策略

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#!/bin/bash
# cpu-optimization.sh

# CPU优化策略
optimize_cpu() {
    echo "=== CPU优化策略 ==="
    
    # 1. 检查CPU频率调节器
    check_cpu_governor
    
    # 2. 检查CPU亲和性
    check_cpu_affinity
    
    # 3. 检查中断处理
    check_interrupts
    
    # 4. 检查系统调用
    check_system_calls
    
    # 5. 优化建议
    provide_optimization_suggestions
}

# 检查CPU频率调节器
check_cpu_governor() {
    echo "检查CPU频率调节器:"
    if [ -f /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor ]; then
        governor=$(cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor)
        echo "当前调节器: $governor"
        
        if [ "$governor" != "performance" ]; then
            echo "建议: 设置为performance模式以提高性能"
            echo "命令: echo performance | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor"
        fi
    else
        echo "CPU频率调节器信息不可用"
    fi
}

# 检查CPU亲和性
check_cpu_affinity() {
    echo "检查CPU亲和性:"
    echo "当前进程CPU亲和性:"
    ps -eo pid,psr,comm | head -10
}

# 检查中断处理
check_interrupts() {
    echo "检查中断处理:"
    echo "中断统计:"
    cat /proc/interrupts | head -10
}

# 检查系统调用
check_system_calls() {
    echo "检查系统调用:"
    echo "系统调用统计:"
    cat /proc/sys/kernel/sysrq
}

# 提供优化建议
provide_optimization_suggestions() {
    echo "=== CPU优化建议 ==="
    echo "1. 使用performance模式的CPU频率调节器"
    echo "2. 设置进程CPU亲和性"
    echo "3. 优化中断处理"
    echo "4. 减少系统调用开销"
    echo "5. 使用CPU缓存优化"
    echo "6. 调整进程优先级"
    echo "7. 使用多线程优化"
    echo "8. 避免CPU密集型操作"
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "optimize")
            optimize_cpu
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 optimize"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

3. 内存监控与分析

3.1 内存监控指标

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#!/bin/bash
# memory-monitor.sh

# 内存监控脚本
monitor_memory() {
    echo "=== 内存监控信息 ==="
    
    # 内存使用情况
    echo "内存使用情况:"
    free -h
    
    # 内存详细信息
    echo "内存详细信息:"
    cat /proc/meminfo | head -20
    
    # 内存使用率
    echo "内存使用率:"
    free | awk 'NR==2{printf "%.2f%%\n", $3*100/$2}'
    
    # 交换分区使用情况
    echo "交换分区使用情况:"
    swapon -s
    
    # 进程内存使用TOP10
    echo "进程内存使用TOP10:"
    ps aux --sort=-%mem | head -11
}

# 内存性能分析
analyze_memory_performance() {
    echo "=== 内存性能分析 ==="
    
    # 检查内存使用率
    memory_usage=$(free | awk 'NR==2{printf "%.2f", $3*100/$2}')
    if (( $(echo "$memory_usage > 80" | bc -l) )); then
        echo "警告: 内存使用率过高 ($memory_usage%)"
    fi
    
    # 检查交换分区使用
    swap_usage=$(free | awk 'NR==3{printf "%.2f", $3*100/$2}')
    if (( $(echo "$swap_usage > 10" | bc -l) )); then
        echo "警告: 交换分区使用率过高 ($swap_usage%)"
    fi
    
    # 检查内存泄漏
    check_memory_leak
    
    # 检查内存碎片
    check_memory_fragmentation
}

# 检查内存泄漏
check_memory_leak() {
    echo "检查内存泄漏:"
    
    # 检查进程内存增长
    echo "进程内存增长检查:"
    ps aux --sort=-%mem | head -5
    
    # 检查系统内存统计
    echo "系统内存统计:"
    cat /proc/meminfo | grep -E "(MemTotal|MemFree|MemAvailable|Buffers|Cached|SwapTotal|SwapFree)"
}

# 检查内存碎片
check_memory_fragmentation() {
    echo "检查内存碎片:"
    
    # 检查内存碎片信息
    if [ -f /proc/buddyinfo ]; then
        echo "内存碎片信息:"
        cat /proc/buddyinfo
    fi
    
    # 检查内存区域信息
    if [ -f /proc/zoneinfo ]; then
        echo "内存区域信息:"
        cat /proc/zoneinfo | head -20
    fi
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "monitor")
            monitor_memory
            ;;
        "analyze")
            analyze_memory_performance
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 {monitor|analyze}"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

3.2 内存性能分析工具

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#!/bin/bash
# memory-analysis-tools.sh

# 使用free命令监控
monitor_with_free() {
    echo "使用free命令监控内存:"
    free -h
}

# 使用vmstat命令监控
monitor_with_vmstat() {
    echo "使用vmstat命令监控内存:"
    vmstat 1 5
}

# 使用top命令监控
monitor_with_top() {
    echo "使用top命令监控内存:"
    top -bn1 | head -20
}

# 使用htop命令监控
monitor_with_htop() {
    echo "使用htop命令监控内存:"
    if command -v htop >/dev/null 2>&1; then
        htop -n 1
    else
        echo "htop未安装，请先安装: apt-get install htop"
    fi
}

# 使用sar命令监控
monitor_with_sar() {
    echo "使用sar命令监控内存:"
    if command -v sar >/dev/null 2>&1; then
        sar -r 1 5
    else
        echo "sar未安装，请先安装: apt-get install sysstat"
    fi
}

# 使用valgrind分析内存
analyze_with_valgrind() {
    echo "使用valgrind分析内存:"
    if command -v valgrind >/dev/null 2>&1; then
        echo "valgrind可用于内存泄漏检测"
        echo "示例: valgrind --leak-check=full ./your_program"
    else
        echo "valgrind未安装，请先安装: apt-get install valgrind"
    fi
}

# 使用pmap分析内存
analyze_with_pmap() {
    echo "使用pmap分析内存:"
    echo "进程内存映射:"
    pmap -x $$
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "free")
            monitor_with_free
            ;;
        "vmstat")
            monitor_with_vmstat
            ;;
        "top")
            monitor_with_top
            ;;
        "htop")
            monitor_with_htop
            ;;
        "sar")
            monitor_with_sar
            ;;
        "valgrind")
            analyze_with_valgrind
            ;;
        "pmap")
            analyze_with_pmap
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 {free|vmstat|top|htop|sar|valgrind|pmap}"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

3.3 内存优化策略

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#!/bin/bash
# memory-optimization.sh

# 内存优化策略
optimize_memory() {
    echo "=== 内存优化策略 ==="
    
    # 1. 检查内存配置
    check_memory_config
    
    # 2. 检查内存使用模式
    check_memory_usage_pattern
    
    # 3. 检查内存泄漏
    check_memory_leaks
    
    # 4. 检查内存碎片
    check_memory_fragmentation
    
    # 5. 优化建议
    provide_optimization_suggestions
}

# 检查内存配置
check_memory_config() {
    echo "检查内存配置:"
    
    # 检查内存限制
    echo "内存限制:"
    ulimit -a | grep memory
    
    # 检查内存参数
    echo "内存参数:"
    sysctl -a | grep -E "(vm\.|kernel\.)" | head -10
}

# 检查内存使用模式
check_memory_usage_pattern() {
    echo "检查内存使用模式:"
    
    # 检查内存使用趋势
    echo "内存使用趋势:"
    free -h
    
    # 检查内存使用详情
    echo "内存使用详情:"
    cat /proc/meminfo | grep -E "(MemTotal|MemFree|MemAvailable|Buffers|Cached|SwapTotal|SwapFree)"
}

# 检查内存泄漏
check_memory_leaks() {
    echo "检查内存泄漏:"
    
    # 检查进程内存使用
    echo "进程内存使用TOP10:"
    ps aux --sort=-%mem | head -11
    
    # 检查内存增长趋势
    echo "内存增长趋势:"
    echo "当前内存使用:"
    free | awk 'NR==2{printf "%.2f%%\n", $3*100/$2}'
}

# 检查内存碎片
check_memory_fragmentation() {
    echo "检查内存碎片:"
    
    # 检查内存碎片信息
    if [ -f /proc/buddyinfo ]; then
        echo "内存碎片信息:"
        cat /proc/buddyinfo
    fi
}

# 提供优化建议
provide_optimization_suggestions() {
    echo "=== 内存优化建议 ==="
    echo "1. 增加物理内存"
    echo "2. 优化内存分配策略"
    echo "3. 使用内存池技术"
    echo "4. 减少内存碎片"
    echo "5. 优化缓存使用"
    echo "6. 使用内存压缩"
    echo "7. 调整内存参数"
    echo "8. 监控内存使用"
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "optimize")
            optimize_memory
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 optimize"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

4. 磁盘监控与分析

4.1 磁盘监控指标

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109
#!/bin/bash
# disk-monitor.sh

# 磁盘监控脚本
monitor_disk() {
    echo "=== 磁盘监控信息 ==="
    
    # 磁盘使用情况
    echo "磁盘使用情况:"
    df -h
    
    # 磁盘I/O统计
    echo "磁盘I/O统计:"
    iostat -x 1 3
    
    # 磁盘使用详情
    echo "磁盘使用详情:"
    lsblk
    
    # 磁盘性能测试
    echo "磁盘性能测试:"
    test_disk_performance
    
    # 磁盘健康状态
    echo "磁盘健康状态:"
    check_disk_health
}

# 磁盘性能测试
test_disk_performance() {
    echo "磁盘性能测试:"
    
    # 测试读取性能
    echo "测试读取性能:"
    dd if=/dev/zero of=/tmp/test_file bs=1M count=1000 2>&1 | grep -E "(copied|MB/s)"
    
    # 测试写入性能
    echo "测试写入性能:"
    dd if=/tmp/test_file of=/dev/null bs=1M 2>&1 | grep -E "(copied|MB/s)"
    
    # 清理测试文件
    rm -f /tmp/test_file
}

# 磁盘健康检查
check_disk_health() {
    echo "磁盘健康检查:"
    
    # 检查磁盘错误
    echo "磁盘错误检查:"
    dmesg | grep -i "error\|fail" | tail -10
    
    # 检查磁盘温度
    echo "磁盘温度检查:"
    if command -v hddtemp >/dev/null 2>&1; then
        hddtemp /dev/sda 2>/dev/null || echo "hddtemp未安装"
    else
        echo "hddtemp未安装，请先安装: apt-get install hddtemp"
    fi
    
    # 检查磁盘SMART信息
    echo "磁盘SMART信息:"
    if command -v smartctl >/dev/null 2>&1; then
        smartctl -a /dev/sda | head -20
    else
        echo "smartctl未安装，请先安装: apt-get install smartmontools"
    fi
}

# 磁盘性能分析
analyze_disk_performance() {
    echo "=== 磁盘性能分析 ==="
    
    # 检查磁盘使用率
    disk_usage=$(df -h | awk 'NR==2{print $5}' | cut -d'%' -f1)
    if [ $disk_usage -gt 80 ]; then
        echo "警告: 磁盘使用率过高 ($disk_usage%)"
    fi
    
    # 检查磁盘I/O等待
    iowait=$(iostat -x 1 1 | awk 'NR==4{print $4}')
    if (( $(echo "$iowait > 20" | bc -l) )); then
        echo "警告: 磁盘I/O等待过高 ($iowait%)"
    fi
    
    # 检查磁盘响应时间
    response_time=$(iostat -x 1 1 | awk 'NR==4{print $10}')
    if (( $(echo "$response_time > 100" | bc -l) )); then
        echo "警告: 磁盘响应时间过长 (${response_time}ms)"
    fi
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "monitor")
            monitor_disk
            ;;
        "analyze")
            analyze_disk_performance
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 {monitor|analyze}"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

4.2 磁盘性能分析工具

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#!/bin/bash
# disk-analysis-tools.sh

# 使用iostat命令监控
monitor_with_iostat() {
    echo "使用iostat命令监控磁盘:"
    if command -v iostat >/dev/null 2>&1; then
        iostat -x 1 5
    else
        echo "iostat未安装，请先安装: apt-get install sysstat"
    fi
}

# 使用iotop命令监控
monitor_with_iotop() {
    echo "使用iotop命令监控磁盘:"
    if command -v iotop >/dev/null 2>&1; then
        iotop -n 1
    else
        echo "iotop未安装，请先安装: apt-get install iotop"
    fi
}

# 使用sar命令监控
monitor_with_sar() {
    echo "使用sar命令监控磁盘:"
    if command -v sar >/dev/null 2>&1; then
        sar -d 1 5
    else
        echo "sar未安装，请先安装: apt-get install sysstat"
    fi
}

# 使用vmstat命令监控
monitor_with_vmstat() {
    echo "使用vmstat命令监控磁盘:"
    vmstat 1 5
}

# 使用fio测试磁盘性能
test_with_fio() {
    echo "使用fio测试磁盘性能:"
    if command -v fio >/dev/null 2>&1; then
        echo "随机读取测试:"
        fio --name=random_read --ioengine=libaio --iodepth=16 --rw=randread --bs=4k --direct=1 --size=1G --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting
    else
        echo "fio未安装，请先安装: apt-get install fio"
    fi
}

# 使用dd测试磁盘性能
test_with_dd() {
    echo "使用dd测试磁盘性能:"
    
    # 测试写入性能
    echo "测试写入性能:"
    dd if=/dev/zero of=/tmp/test_file bs=1M count=1000 2>&1 | grep -E "(copied|MB/s)"
    
    # 测试读取性能
    echo "测试读取性能:"
    dd if=/tmp/test_file of=/dev/null bs=1M 2>&1 | grep -E "(copied|MB/s)"
    
    # 清理测试文件
    rm -f /tmp/test_file
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "iostat")
            monitor_with_iostat
            ;;
        "iotop")
            monitor_with_iotop
            ;;
        "sar")
            monitor_with_sar
            ;;
        "vmstat")
            monitor_with_vmstat
            ;;
        "fio")
            test_with_fio
            ;;
        "dd")
            test_with_dd
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 {iostat|iotop|sar|vmstat|fio|dd}"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

4.3 磁盘优化策略

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106
#!/bin/bash
# disk-optimization.sh

# 磁盘优化策略
optimize_disk() {
    echo "=== 磁盘优化策略 ==="
    
    # 1. 检查磁盘配置
    check_disk_config
    
    # 2. 检查磁盘使用模式
    check_disk_usage_pattern
    
    # 3. 检查磁盘性能
    check_disk_performance
    
    # 4. 检查磁盘健康
    check_disk_health
    
    # 5. 优化建议
    provide_optimization_suggestions
}

# 检查磁盘配置
check_disk_config() {
    echo "检查磁盘配置:"
    
    # 检查磁盘挂载
    echo "磁盘挂载:"
    mount | grep -E "(ext4|xfs|btrfs)"
    
    # 检查磁盘参数
    echo "磁盘参数:"
    sysctl -a | grep -E "(vm\.|fs\.)" | head -10
}

# 检查磁盘使用模式
check_disk_usage_pattern() {
    echo "检查磁盘使用模式:"
    
    # 检查磁盘使用情况
    echo "磁盘使用情况:"
    df -h
    
    # 检查磁盘I/O统计
    echo "磁盘I/O统计:"
    iostat -x 1 1
}

# 检查磁盘性能
check_disk_performance() {
    echo "检查磁盘性能:"
    
    # 检查磁盘响应时间
    echo "磁盘响应时间:"
    iostat -x 1 1 | awk 'NR==4{print $10}'
    
    # 检查磁盘吞吐量
    echo "磁盘吞吐量:"
    iostat -x 1 1 | awk 'NR==4{print $6, $7}'
}

# 检查磁盘健康
check_disk_health() {
    echo "检查磁盘健康:"
    
    # 检查磁盘错误
    echo "磁盘错误:"
    dmesg | grep -i "error\|fail" | tail -5
    
    # 检查磁盘SMART信息
    echo "磁盘SMART信息:"
    if command -v smartctl >/dev/null 2>&1; then
        smartctl -a /dev/sda | head -10
    else
        echo "smartctl未安装"
    fi
}

# 提供优化建议
provide_optimization_suggestions() {
    echo "=== 磁盘优化建议 ==="
    echo "1. 使用SSD存储"
    echo "2. 优化文件系统参数"
    echo "3. 使用RAID配置"
    echo "4. 优化磁盘调度算法"
    echo "5. 使用磁盘缓存"
    echo "6. 优化I/O操作"
    echo "7. 定期清理磁盘"
    echo "8. 监控磁盘健康"
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "optimize")
            optimize_disk
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 optimize"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

5. 网络监控与分析

5.1 网络监控指标

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102
103
104
#!/bin/bash
# network-monitor.sh

# 网络监控脚本
monitor_network() {
    echo "=== 网络监控信息 ==="
    
    # 网络接口状态
    echo "网络接口状态:"
    ip addr show
    
    # 网络连接状态
    echo "网络连接状态:"
    netstat -tuln
    
    # 网络流量统计
    echo "网络流量统计:"
    cat /proc/net/dev
    
    # 网络性能测试
    echo "网络性能测试:"
    test_network_performance
    
    # 网络健康检查
    echo "网络健康检查:"
    check_network_health
}

# 网络性能测试
test_network_performance() {
    echo "网络性能测试:"
    
    # 测试网络延迟
    echo "测试网络延迟:"
    ping -c 4 8.8.8.8
    
    # 测试网络带宽
    echo "测试网络带宽:"
    if command -v iperf3 >/dev/null 2>&1; then
        echo "iperf3可用于带宽测试"
    else
        echo "iperf3未安装，请先安装: apt-get install iperf3"
    fi
}

# 网络健康检查
check_network_health() {
    echo "网络健康检查:"
    
    # 检查网络错误
    echo "网络错误检查:"
    dmesg | grep -i "network\|eth\|wlan" | tail -10
    
    # 检查网络丢包
    echo "网络丢包检查:"
    ping -c 10 8.8.8.8 | grep -E "(packet loss|rtt)"
}

# 网络性能分析
analyze_network_performance() {
    echo "=== 网络性能分析 ==="
    
    # 检查网络延迟
    latency=$(ping -c 4 8.8.8.8 | grep "rtt" | awk '{print $4}' | cut -d'/' -f2)
    if (( $(echo "$latency > 100" | bc -l) )); then
        echo "警告: 网络延迟过高 (${latency}ms)"
    fi
    
    # 检查网络丢包
    packet_loss=$(ping -c 10 8.8.8.8 | grep "packet loss" | awk '{print $6}' | cut -d'%' -f1)
    if [ $packet_loss -gt 5 ]; then
        echo "警告: 网络丢包率过高 ($packet_loss%)"
    fi
    
    # 检查网络带宽
    check_network_bandwidth
}

# 检查网络带宽
check_network_bandwidth() {
    echo "检查网络带宽:"
    
    # 检查网络接口统计
    echo "网络接口统计:"
    cat /proc/net/dev | grep -E "(eth0|wlan0)"
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "monitor")
            monitor_network
            ;;
        "analyze")
            analyze_network_performance
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 {monitor|analyze}"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

5.2 网络性能分析工具

1
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91
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97
98
99
100
#!/bin/bash
# network-analysis-tools.sh

# 使用netstat命令监控
monitor_with_netstat() {
    echo "使用netstat命令监控网络:"
    netstat -tuln
}

# 使用ss命令监控
monitor_with_ss() {
    echo "使用ss命令监控网络:"
    ss -tuln
}

# 使用iftop命令监控
monitor_with_iftop() {
    echo "使用iftop命令监控网络:"
    if command -v iftop >/dev/null 2>&1; then
        iftop -n 1
    else
        echo "iftop未安装，请先安装: apt-get install iftop"
    fi
}

# 使用nethogs命令监控
monitor_with_nethogs() {
    echo "使用nethogs命令监控网络:"
    if command -v nethogs >/dev/null 2>&1; then
        nethogs -d 1
    else
        echo "nethogs未安装，请先安装: apt-get install nethogs"
    fi
}

# 使用tcpdump命令监控
monitor_with_tcpdump() {
    echo "使用tcpdump命令监控网络:"
    if command -v tcpdump >/dev/null 2>&1; then
        echo "tcpdump可用于网络包分析"
        echo "示例: tcpdump -i eth0 -n"
    else
        echo "tcpdump未安装，请先安装: apt-get install tcpdump"
    fi
}

# 使用wireshark命令监控
monitor_with_wireshark() {
    echo "使用wireshark命令监控网络:"
    if command -v wireshark >/dev/null 2>&1; then
        echo "wireshark可用于网络包分析"
    else
        echo "wireshark未安装，请先安装: apt-get install wireshark"
    fi
}

# 使用iperf3测试网络性能
test_with_iperf3() {
    echo "使用iperf3测试网络性能:"
    if command -v iperf3 >/dev/null 2>&1; then
        echo "iperf3可用于网络带宽测试"
        echo "服务器端: iperf3 -s"
        echo "客户端: iperf3 -c server_ip"
    else
        echo "iperf3未安装，请先安装: apt-get install iperf3"
    fi
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "netstat")
            monitor_with_netstat
            ;;
        "ss")
            monitor_with_ss
            ;;
        "iftop")
            monitor_with_iftop
            ;;
        "nethogs")
            monitor_with_nethogs
            ;;
        "tcpdump")
            monitor_with_tcpdump
            ;;
        "wireshark")
            monitor_with_wireshark
            ;;
        "iperf3")
            test_with_iperf3
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 {netstat|ss|iftop|nethogs|tcpdump|wireshark|iperf3}"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

6. 系统监控工具集成

6.1 综合监控脚本

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#!/bin/bash
# system-monitor.sh

# 系统监控脚本
monitor_system() {
    echo "=== 系统监控信息 ==="
    
    # 系统基本信息
    echo "系统基本信息:"
    uname -a
    uptime
    
    # CPU监控
    echo "CPU监控:"
    monitor_cpu
    
    # 内存监控
    echo "内存监控:"
    monitor_memory
    
    # 磁盘监控
    echo "磁盘监控:"
    monitor_disk
    
    # 网络监控
    echo "网络监控:"
    monitor_network
    
    # 进程监控
    echo "进程监控:"
    monitor_processes
    
    # 系统负载
    echo "系统负载:"
    monitor_load
}

# CPU监控
monitor_cpu() {
    echo "CPU使用率:"
    top -bn1 | grep "Cpu(s)" | awk '{print $2}' | cut -d'%' -f1
    
    echo "CPU负载:"
    uptime | awk -F'load average:' '{print $2}'
    
    echo "CPU核心数:"
    nproc
}

# 内存监控
monitor_memory() {
    echo "内存使用情况:"
    free -h
    
    echo "内存使用率:"
    free | awk 'NR==2{printf "%.2f%%\n", $3*100/$2}'
}

# 磁盘监控
monitor_disk() {
    echo "磁盘使用情况:"
    df -h
    
    echo "磁盘I/O统计:"
    iostat -x 1 1
}

# 网络监控
monitor_network() {
    echo "网络接口状态:"
    ip addr show | grep -E "(eth0|wlan0)"
    
    echo "网络连接状态:"
    netstat -tuln | wc -l
}

# 进程监控
monitor_processes() {
    echo "进程数量:"
    ps aux | wc -l
    
    echo "进程CPU使用TOP5:"
    ps aux --sort=-%cpu | head -6
    
    echo "进程内存使用TOP5:"
    ps aux --sort=-%mem | head -6
}

# 系统负载监控
monitor_load() {
    echo "系统负载:"
    uptime
    
    echo "系统负载详情:"
    cat /proc/loadavg
}

# 系统性能分析
analyze_system_performance() {
    echo "=== 系统性能分析 ==="
    
    # 检查系统负载
    load_avg=$(uptime | awk -F'load average:' '{print $2}' | awk '{print $1}' | cut -d',' -f1)
    cpu_cores=$(nproc)
    if (( $(echo "$load_avg > $cpu_cores" | bc -l) )); then
        echo "警告: 系统负载过高 ($load_avg > $cpu_cores)"
    fi
    
    # 检查内存使用
    memory_usage=$(free | awk 'NR==2{printf "%.2f", $3*100/$2}')
    if (( $(echo "$memory_usage > 80" | bc -l) )); then
        echo "警告: 内存使用率过高 ($memory_usage%)"
    fi
    
    # 检查磁盘使用
    disk_usage=$(df -h | awk 'NR==2{print $5}' | cut -d'%' -f1)
    if [ $disk_usage -gt 80 ]; then
        echo "警告: 磁盘使用率过高 ($disk_usage%)"
    fi
    
    # 检查网络延迟
    latency=$(ping -c 4 8.8.8.8 | grep "rtt" | awk '{print $4}' | cut -d'/' -f2)
    if (( $(echo "$latency > 100" | bc -l) )); then
        echo "警告: 网络延迟过高 (${latency}ms)"
    fi
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "monitor")
            monitor_system
            ;;
        "analyze")
            analyze_system_performance
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 {monitor|analyze}"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

6.2 监控告警系统

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#!/bin/bash
# system-alert.sh

# 系统告警脚本
alert_system() {
    echo "=== 系统告警检查 ==="
    
    # CPU告警
    check_cpu_alert
    
    # 内存告警
    check_memory_alert
    
    # 磁盘告警
    check_disk_alert
    
    # 网络告警
    check_network_alert
    
    # 系统负载告警
    check_load_alert
}

# CPU告警检查
check_cpu_alert() {
    cpu_usage=$(top -bn1 | grep "Cpu(s)" | awk '{print $2}' | cut -d'%' -f1)
    if (( $(echo "$cpu_usage > 80" | bc -l) )); then
        echo "告警: CPU使用率过高 ($cpu_usage%)"
        send_alert "CPU使用率过高" "$cpu_usage%"
    fi
}

# 内存告警检查
check_memory_alert() {
    memory_usage=$(free | awk 'NR==2{printf "%.2f", $3*100/$2}')
    if (( $(echo "$memory_usage > 80" | bc -l) )); then
        echo "告警: 内存使用率过高 ($memory_usage%)"
        send_alert "内存使用率过高" "$memory_usage%"
    fi
}

# 磁盘告警检查
check_disk_alert() {
    disk_usage=$(df -h | awk 'NR==2{print $5}' | cut -d'%' -f1)
    if [ $disk_usage -gt 80 ]; then
        echo "告警: 磁盘使用率过高 ($disk_usage%)"
        send_alert "磁盘使用率过高" "$disk_usage%"
    fi
}

# 网络告警检查
check_network_alert() {
    latency=$(ping -c 4 8.8.8.8 | grep "rtt" | awk '{print $4}' | cut -d'/' -f2)
    if (( $(echo "$latency > 100" | bc -l) )); then
        echo "告警: 网络延迟过高 (${latency}ms)"
        send_alert "网络延迟过高" "${latency}ms"
    fi
}

# 系统负载告警检查
check_load_alert() {
    load_avg=$(uptime | awk -F'load average:' '{print $2}' | awk '{print $1}' | cut -d',' -f1)
    cpu_cores=$(nproc)
    if (( $(echo "$load_avg > $cpu_cores" | bc -l) )); then
        echo "告警: 系统负载过高 ($load_avg > $cpu_cores)"
        send_alert "系统负载过高" "$load_avg > $cpu_cores"
    fi
}

# 发送告警
send_alert() {
    local alert_type=$1
    local alert_value=$2
    local timestamp=$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')
    
    echo "发送告警: $alert_type - $alert_value - $timestamp"
    
    # 这里可以集成邮件、短信、钉钉等告警方式
    # 例如: send_email "系统告警" "$alert_type - $alert_value - $timestamp"
    # 例如: send_sms "系统告警" "$alert_type - $alert_value - $timestamp"
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "alert")
            alert_system
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 alert"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

7. 性能优化最佳实践

7.1 系统优化策略

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#!/bin/bash
# system-optimization.sh

# 系统优化策略
optimize_system() {
    echo "=== 系统优化策略 ==="
    
    # 1. CPU优化
    optimize_cpu
    
    # 2. 内存优化
    optimize_memory
    
    # 3. 磁盘优化
    optimize_disk
    
    # 4. 网络优化
    optimize_network
    
    # 5. 系统参数优化
    optimize_system_parameters
    
    # 6. 服务优化
    optimize_services
}

# CPU优化
optimize_cpu() {
    echo "CPU优化:"
    
    # 设置CPU频率调节器
    echo "设置CPU频率调节器为performance模式:"
    echo performance | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor
    
    # 优化CPU亲和性
    echo "优化CPU亲和性:"
    echo "建议使用taskset命令设置进程CPU亲和性"
    
    # 优化中断处理
    echo "优化中断处理:"
    echo "建议使用irqbalance服务平衡中断处理"
}

# 内存优化
optimize_memory() {
    echo "内存优化:"
    
    # 优化内存参数
    echo "优化内存参数:"
    echo "vm.swappiness=10" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
    echo "vm.vfs_cache_pressure=50" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
    
    # 优化内存分配
    echo "优化内存分配:"
    echo "建议使用内存池技术"
    
    # 优化缓存使用
    echo "优化缓存使用:"
    echo "建议合理使用系统缓存"
}

# 磁盘优化
optimize_disk() {
    echo "磁盘优化:"
    
    # 优化磁盘调度算法
    echo "优化磁盘调度算法:"
    echo "建议使用deadline或noop调度算法"
    
    # 优化文件系统参数
    echo "优化文件系统参数:"
    echo "建议调整文件系统参数"
    
    # 优化磁盘缓存
    echo "优化磁盘缓存:"
    echo "建议使用磁盘缓存技术"
}

# 网络优化
optimize_network() {
    echo "网络优化:"
    
    # 优化网络参数
    echo "优化网络参数:"
    echo "net.core.rmem_max=16777216" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
    echo "net.core.wmem_max=16777216" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
    echo "net.ipv4.tcp_rmem=4096 87380 16777216" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
    echo "net.ipv4.tcp_wmem=4096 65536 16777216" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
    
    # 优化网络连接
    echo "优化网络连接:"
    echo "建议优化TCP连接参数"
    
    # 优化网络缓存
    echo "优化网络缓存:"
    echo "建议使用网络缓存技术"
}

# 系统参数优化
optimize_system_parameters() {
    echo "系统参数优化:"
    
    # 优化系统限制
    echo "优化系统限制:"
    echo "* soft nofile 65536" | sudo tee -a /etc/security/limits.conf
    echo "* hard nofile 65536" | sudo tee -a /etc/security/limits.conf
    
    # 优化内核参数
    echo "优化内核参数:"
    echo "kernel.pid_max=4194304" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
    echo "kernel.threads-max=4194304" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
    
    # 应用系统参数
    echo "应用系统参数:"
    sudo sysctl -p
}

# 服务优化
optimize_services() {
    echo "服务优化:"
    
    # 优化系统服务
    echo "优化系统服务:"
    echo "建议禁用不必要的系统服务"
    
    # 优化服务配置
    echo "优化服务配置:"
    echo "建议优化服务配置参数"
    
    # 优化服务启动
    echo "优化服务启动:"
    echo "建议优化服务启动顺序"
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "optimize")
            optimize_system
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 optimize"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

7.2 监控最佳实践

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101
102
#!/bin/bash
# monitoring-best-practices.sh

# 监控最佳实践
monitoring_best_practices() {
    echo "=== 监控最佳实践 ==="
    
    # 1. 监控指标选择
    select_monitoring_metrics
    
    # 2. 监控频率设置
    set_monitoring_frequency
    
    # 3. 告警阈值设置
    set_alert_thresholds
    
    # 4. 监控数据存储
    store_monitoring_data
    
    # 5. 监控数据可视化
    visualize_monitoring_data
    
    # 6. 监控告警处理
    handle_monitoring_alerts
}

# 监控指标选择
select_monitoring_metrics() {
    echo "监控指标选择:"
    echo "1. CPU使用率、负载、温度"
    echo "2. 内存使用率、交换分区使用率"
    echo "3. 磁盘使用率、I/O性能、健康状态"
    echo "4. 网络延迟、带宽、丢包率"
    echo "5. 进程状态、资源占用"
    echo "6. 系统负载、响应时间"
}

# 监控频率设置
set_monitoring_frequency() {
    echo "监控频率设置:"
    echo "1. 实时监控: 1秒间隔"
    echo "2. 短期监控: 1分钟间隔"
    echo "3. 中期监控: 5分钟间隔"
    echo "4. 长期监控: 1小时间隔"
    echo "5. 历史监控: 1天间隔"
}

# 告警阈值设置
set_alert_thresholds() {
    echo "告警阈值设置:"
    echo "1. CPU使用率: 80%"
    echo "2. 内存使用率: 80%"
    echo "3. 磁盘使用率: 80%"
    echo "4. 网络延迟: 100ms"
    echo "5. 系统负载: CPU核心数"
    echo "6. 进程数量: 1000"
}

# 监控数据存储
store_monitoring_data() {
    echo "监控数据存储:"
    echo "1. 使用时间序列数据库"
    echo "2. 设置数据保留策略"
    echo "3. 定期清理历史数据"
    echo "4. 备份重要监控数据"
    echo "5. 使用数据压缩技术"
}

# 监控数据可视化
visualize_monitoring_data() {
    echo "监控数据可视化:"
    echo "1. 使用Grafana等可视化工具"
    echo "2. 创建监控仪表板"
    echo "3. 设置数据刷新频率"
    echo "4. 使用图表展示趋势"
    echo "5. 设置告警可视化"
}

# 监控告警处理
handle_monitoring_alerts() {
    echo "监控告警处理:"
    echo "1. 设置告警级别"
    echo "2. 配置告警通知方式"
    echo "3. 设置告警抑制规则"
    echo "4. 建立告警处理流程"
    echo "5. 定期回顾告警情况"
}

# 主函数
main() {
    case $1 in
        "practices")
            monitoring_best_practices
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 practices"
            exit 1
            ;;
    esac
}

main "$@"

8. 最佳实践总结

8.1 监控策略

  1. 全面监控: 监控所有关键系统指标
  2. 实时监控: 实时监控系统状态
  3. 历史监控: 保存历史监控数据
  4. 告警监控: 设置合理的告警阈值
  5. 可视化监控: 使用可视化工具展示监控数据

8.2 性能优化

  • 硬件优化: 使用高性能硬件
  • 软件优化: 优化软件配置和参数
  • 系统优化: 优化系统内核参数
  • 应用优化: 优化应用程序性能
  • 网络优化: 优化网络配置和参数

8.3 故障处理

  • 预防为主: 通过监控预防故障发生
  • 快速响应: 快速响应和处理故障
  • 根因分析: 深入分析故障根本原因
  • 持续改进: 持续改进监控和优化策略
  • 知识积累: 积累故障处理经验

通过合理的监控策略和优化方法，可以有效提升系统性能，预防故障发生，保障系统稳定运行。