中频工具 - 每周使用

这些工具不是每天都用，但每周都会碰到，是后端开发者必须掌握的

一、服务管理（systemd/systemctl）

1.1 systemd 是什么？

systemd 是现代 Linux 系统的初始化系统和服务管理器。它取代了传统的 SysVinit，负责：

  • 系统启动和初始化
  • 服务管理（启动、停止、重启）
  • 依赖关系管理
  • 日志管理（通过 journald）
  • 设备管理、挂载管理等

几乎所有主流 Linux 发行版都使用 systemd：Ubuntu 15.04+、CentOS 7+、Debian 8+ 等。

1.2 systemctl 基本命令

# 查看服务状态
systemctl status nginx
systemctl status nginx.service    # 完整写法

# 启动/停止/重启服务
sudo systemctl start nginx
sudo systemctl stop nginx
sudo systemctl restart nginx
sudo systemctl reload nginx       # 重新加载配置（不中断服务）

# 设置开机启动
sudo systemctl enable nginx
sudo systemctl disable nginx
sudo systemctl enable --now nginx  # 启用并立即启动

# 查看是否启用
systemctl is-enabled nginx
systemctl is-active nginx

# 列出服务
systemctl list-units --type=service                # 活跃的服务
systemctl list-units --type=service --all          # 所有服务
systemctl list-units --type=service --state=failed # 失败的服务
systemctl list-unit-files --type=service           # 所有服务文件

# 查看依赖
systemctl list-dependencies nginx
systemctl list-dependencies --reverse nginx  # 反向依赖

# 查看服务日志
journalctl -u nginx
journalctl -u nginx -f                       # 实时跟踪
journalctl -u nginx --since "1 hour ago"

# 屏蔽/解除屏蔽服务
sudo systemctl mask nginx      # 屏蔽（无法启动）
sudo systemctl unmask nginx    # 解除屏蔽

# 重新加载 systemd 配置
sudo systemctl daemon-reload

1.3 创建自定义服务

服务文件位于 /etc/systemd/system/：

# /etc/systemd/system/myapp.service
[Unit]
Description=My Application
After=network.target

[Service]
Type=simple
User=deploy
WorkingDirectory=/home/deploy/app
ExecStart=/home/deploy/app/myapp
Restart=always
RestartSec=10

[Install]
WantedBy=multi-user.target

常用服务类型：

  • simple: 默认，主进程就是 ExecStart 指定的进程
  • forking: 传统 daemon 方式
  • oneshot: 执行一次就退出
  • notify: 服务就绪后发送通知

1.4 service 命令（传统方式）

虽然现在主要用 systemctl，但 service 命令仍然可用：

sudo service nginx start
sudo service nginx stop
sudo service nginx restart
sudo service nginx status

二、归档与压缩

2.1 tar - 归档工具

# 创建归档
tar -cvf archive.tar files/

# 创建压缩归档
tar -czvf archive.tar.gz files/      # gzip
tar -cjvf archive.tar.bz2 files/     # bzip2
tar -cJvf archive.tar.xz files/      # xz

# 查看内容
tar -tvf archive.tar.gz

# 解压
tar -xvf archive.tar
tar -xzvf archive.tar.gz
tar -xzvf archive.tar.gz -C /dest/   # 指定目录

# 排除文件
tar -czvf archive.tar.gz --exclude='*.log' files/

2.2 gzip/gunzip

gzip file.txt                    # 压缩
gunzip file.txt.gz               # 解压
gzip -k file.txt                 # 保留原文件
gzip -9 file.txt                 # 最高压缩

2.3 zip/unzip

zip -r archive.zip directory/
unzip archive.zip
unzip archive.zip -d /dest/
unzip -l archive.zip             # 查看内容

三、定时任务

3.1 cron 基础

# 编辑 crontab
crontab -e

# 查看 crontab
crontab -l

# 删除 crontab
crontab -r

3.2 crontab 格式

# 分 时 日 月 周 命令
# *  *  *  *  *  command

# 每分钟
* * * * * /path/to/script.sh

# 每5分钟
*/5 * * * * /path/to/script.sh

# 每天凌晨2点
0 2 * * * /path/to/script.sh

# 每周一凌晨3点
0 3 * * 1 /path/to/script.sh

# 每月1日凌晨4点
0 4 1 * * /path/to/script.sh

# 工作日9点
0 9 * * 1-5 /path/to/script.sh

3.3 crontab 最佳实践

# 设置环境变量
PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/bin
MAILTO=admin@example.com

# 重定向输出
0 2 * * * /path/to/script.sh >> /var/log/cron.log 2>&1

# 防止重复执行
*/5 * * * * flock -n /tmp/script.lock /path/to/script.sh

3.4 at - 一次性任务

at 10:30                         # 今天10:30
at now + 1 hour                  # 1小时后
at now + 30 minutes              # 30分钟后

# 查看任务
atq

# 删除任务
atrm <job_id>

四、日志管理

4.1 journalctl - systemd 日志

# 查看所有日志
journalctl

# 查看最近日志
journalctl -n 100                # 最近100行
journalctl --since "1 hour ago"
journalctl --since today
journalctl --since "2025-01-20" --until "2025-01-21"

# 查看特定服务日志
journalctl -u nginx
journalctl -u nginx -f           # 实时追踪

# 查看特定优先级
journalctl -p err                # 错误级别
journalctl -p warning            # 警告级别

# 查看内核日志
journalctl -k

# 查看本次启动日志
journalctl -b
journalctl -b -1                 # 上次启动

# 磁盘占用
journalctl --disk-usage

# 清理旧日志
sudo journalctl --vacuum-time=7d    # 保留7天
sudo journalctl --vacuum-size=500M  # 限制500M

4.2 传统日志文件

# 系统日志
/var/log/syslog          # Ubuntu
/var/log/messages        # CentOS

# 认证日志
/var/log/auth.log        # Ubuntu
/var/log/secure          # CentOS

# 内核日志
/var/log/kern.log
dmesg

# 应用日志
/var/log/nginx/access.log
/var/log/nginx/error.log
/var/log/mysql/error.log

4.3 logrotate - 日志轮转

配置文件：/etc/logrotate.d/

# /etc/logrotate.d/myapp
/var/log/myapp/*.log {
    daily                    # 每天轮转
    rotate 7                 # 保留7份
    compress                 # 压缩旧日志
    delaycompress           # 延迟一次压缩
    missingok               # 文件不存在不报错
    notifempty              # 空文件不轮转
    create 644 www-data www-data
    postrotate
        systemctl reload myapp > /dev/null 2>&1 || true
    endscript
}

# 测试配置
sudo logrotate -d /etc/logrotate.d/myapp

# 强制执行
sudo logrotate -f /etc/logrotate.d/myapp

五、性能监控

5.1 free - 内存使用

free
free -h                          # 人类可读
free -m                          # MB 单位
free -g                          # GB 单位
free -s 1                        # 每秒刷新

输出解读：

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           15Gi       5.2Gi       2.1Gi       412Mi       8.1Gi       9.5Gi
Swap:         2.0Gi          0B       2.0Gi
  • total: 总内存
  • used: 已使用（不含 buff/cache）
  • free: 空闲
  • buff/cache: 缓存（可回收）
  • available: 实际可用（free + 可回收的 buff/cache）

5.2 vmstat - 虚拟内存统计

vmstat
vmstat 1                         # 每秒刷新
vmstat 1 10                      # 每秒刷新，共10次
vmstat -S M                      # MB 单位

输出解读：

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 1  0      0 2149760 251136 8316288    0    0     1     8    2    2  1  0 99  0  0

关键指标：

  • r: 运行队列中的进程数
  • b: 阻塞的进程数
  • si/so: swap in/out（理想为0）
  • bi/bo: 块设备 I/O
  • us: 用户态 CPU
  • sy: 系统态 CPU
  • id: 空闲 CPU
  • wa: I/O 等待

5.3 iostat - I/O 统计

# 安装
sudo apt install sysstat

iostat
iostat -x                        # 扩展信息
iostat -x 1                      # 每秒刷新
iostat -d                        # 只显示磁盘
iostat -p sda                    # 指定设备

关键指标：

  • %util: 设备繁忙程度（>70% 可能是瓶颈）
  • await: 平均等待时间（ms）
  • r/s, w/s: 每秒读写次数
  • rkB/s, wkB/s: 每秒读写量

5.4 mpstat - CPU 统计

mpstat
mpstat 1                         # 每秒刷新
mpstat -P ALL                    # 每个 CPU

5.5 sar - 系统活动报告

sar 可以收集和报告系统活动信息：

# CPU 使用率
sar -u 1 5                       # 每秒采样，共5次

# 内存使用
sar -r 1 5

# 磁盘 I/O
sar -d 1 5

# 网络
sar -n DEV 1 5                   # 网络接口
sar -n TCP 1 5                   # TCP 统计

# 查看历史数据
sar -f /var/log/sysstat/sa20     # 查看20日的数据

5.6 iotop - I/O 监控

sudo apt install iotop

sudo iotop
sudo iotop -o                    # 只显示有 I/O 的进程
sudo iotop -P                    # 显示进程而非线程

5.7 nload/iftop - 网络流量监控

# nload - 带宽监控
sudo apt install nload
nload
nload eth0

# iftop - 连接流量监控
sudo apt install iftop
sudo iftop
sudo iftop -i eth0

六、网络配置

6.1 ip 命令（现代方式）

ip 命令是 ifconfig 的现代替代品：

# 查看网络接口
ip addr                          # 或 ip a
ip addr show eth0

# 查看路由表
ip route                         # 或 ip r

# 启用/禁用接口
sudo ip link set eth0 up
sudo ip link set eth0 down

# 配置 IP 地址
sudo ip addr add 192.168.1.100/24 dev eth0
sudo ip addr del 192.168.1.100/24 dev eth0

# 添加路由
sudo ip route add 10.0.0.0/8 via 192.168.1.1
sudo ip route del 10.0.0.0/8

# 添加默认网关
sudo ip route add default via 192.168.1.1

# 查看邻居（ARP）
ip neigh                         # 或 ip n

# 查看链路信息
ip link                          # 或 ip l

6.2 ifconfig（传统方式）

ifconfig                         # 所有接口
ifconfig eth0                    # 指定接口
ifconfig eth0 up/down            # 启用/禁用
ifconfig eth0 192.168.1.100 netmask 255.255.255.0

6.3 永久网络配置

Ubuntu/Debian (Netplan)

# /etc/netplan/01-netcfg.yaml
network:
  version: 2
  ethernets:
    eth0:
      dhcp4: no
      addresses:
        - 192.168.1.100/24
      gateway4: 192.168.1.1
      nameservers:
        addresses:
          - 8.8.8.8
          - 8.8.4.4

sudo netplan apply

CentOS/RHEL

# /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.1.100
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.1.1
DNS1=8.8.8.8
ONBOOT=yes

sudo systemctl restart network

6.4 DNS 配置

# 查看当前 DNS
cat /etc/resolv.conf
resolvectl status               # systemd-resolved

# 临时修改
sudo vim /etc/resolv.conf
nameserver 8.8.8.8
nameserver 8.8.4.4

# 永久修改（systemd-resolved）
sudo vim /etc/systemd/resolved.conf
[Resolve]
DNS=8.8.8.8 8.8.4.4

sudo systemctl restart systemd-resolved

6.5 hostname 配置

# 查看主机名
hostname
hostnamectl

# 临时修改
hostname newhostname

# 永久修改
sudo hostnamectl set-hostname newhostname

# 修改 hosts 文件
sudo vim /etc/hosts
127.0.0.1   localhost
127.0.1.1   newhostname

七、防火墙

7.1 ufw (Ubuntu 推荐)

ufw（Uncomplicated Firewall）是 Ubuntu 默认的防火墙管理工具：

# 启用/禁用
sudo ufw enable
sudo ufw disable
sudo ufw status
sudo ufw status verbose

# 默认策略
sudo ufw default deny incoming
sudo ufw default allow outgoing

# 允许端口
sudo ufw allow 22
sudo ufw allow 80
sudo ufw allow 443
sudo ufw allow 22/tcp
sudo ufw allow 3000:3010/tcp     # 端口范围

# 允许服务
sudo ufw allow ssh
sudo ufw allow http
sudo ufw allow https

# 允许特定 IP
sudo ufw allow from 192.168.1.100
sudo ufw allow from 192.168.1.0/24
sudo ufw allow from 192.168.1.100 to any port 22

# 拒绝
sudo ufw deny 3306
sudo ufw deny from 10.0.0.0/8

# 删除规则
sudo ufw delete allow 80
sudo ufw status numbered        # 显示规则编号
sudo ufw delete 3               # 按编号删除

# 重置
sudo ufw reset

7.2 firewalld (CentOS/RHEL 推荐)

# 启动服务
sudo systemctl start firewalld
sudo systemctl enable firewalld

# 查看状态
sudo firewall-cmd --state
sudo firewall-cmd --list-all

# 添加服务
sudo firewall-cmd --permanent --add-service=http
sudo firewall-cmd --permanent --add-service=https

# 添加端口
sudo firewall-cmd --permanent --add-port=3000/tcp
sudo firewall-cmd --permanent --add-port=3000-3010/tcp

# 删除规则
sudo firewall-cmd --permanent --remove-port=3000/tcp

# 重新加载
sudo firewall-cmd --reload

# 查看可用服务
sudo firewall-cmd --get-services

# 区域管理
sudo firewall-cmd --get-zones
sudo firewall-cmd --get-default-zone
sudo firewall-cmd --set-default-zone=public

7.3 iptables (底层工具)

iptables 是 Linux 内核防火墙的用户空间工具：

# 查看规则
sudo iptables -L
sudo iptables -L -n -v           # 详细信息

# 允许端口
sudo iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -j ACCEPT
sudo iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -j ACCEPT

# 允许已建立的连接
sudo iptables -A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT

# 允许本地回环
sudo iptables -A INPUT -i lo -j ACCEPT

# 默认策略
sudo iptables -P INPUT DROP
sudo iptables -P FORWARD DROP
sudo iptables -P OUTPUT ACCEPT

# 删除规则
sudo iptables -D INPUT -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
sudo iptables -L --line-numbers
sudo iptables -D INPUT 3         # 按行号删除

# 清空规则
sudo iptables -F

# 保存规则
sudo iptables-save > /etc/iptables.rules
sudo iptables-restore < /etc/iptables.rules

# Ubuntu 永久保存
sudo apt install iptables-persistent
sudo netfilter-persistent save

八、系统信息

8.1 uname - 系统信息

uname -a                         # 所有信息
uname -r                         # 内核版本
uname -m                         # 架构

8.2 查看发行版信息

cat /etc/os-release
lsb_release -a
cat /etc/issue

8.3 硬件信息

# CPU
lscpu
cat /proc/cpuinfo
nproc                            # CPU 核数

# 内存
free -h
cat /proc/meminfo

# 磁盘
lsblk
fdisk -l
df -h

# PCI 设备
lspci

# USB 设备
lsusb

# 综合信息
sudo dmidecode
sudo lshw
sudo lshw -short

8.4 uptime - 运行时间

uptime
# 输出：10:30:00 up 7 days, 2:30, 3 users, load average: 0.15, 0.10, 0.05

# load average 解读（1分钟、5分钟、15分钟平均值）
# 对于单核 CPU，1.0 表示满载
# 对于多核 CPU，核数就是满载值

九、文件系统管理

9.1 挂载管理

# 查看挂载
mount
mount | grep sda
findmnt

# 挂载
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/data
sudo mount -t ext4 /dev/sdb1 /mnt/data
sudo mount -o ro /dev/sdb1 /mnt/data    # 只读

# 卸载
sudo umount /mnt/data
sudo umount -l /mnt/data                # 延迟卸载

# 开机自动挂载
# /etc/fstab
# <设备>         <挂载点>    <类型>  <选项>      <dump> <fsck>
# /dev/sdb1     /mnt/data   ext4    defaults    0      2
# UUID=xxx      /mnt/data   ext4    defaults    0      2

9.2 swap 管理

# 查看 swap
swapon --show
free -h

# 创建 swap 文件
sudo fallocate -l 4G /swapfile
sudo chmod 600 /swapfile
sudo mkswap /swapfile
sudo swapon /swapfile

# 永久生效
echo '/swapfile none swap sw 0 0' | sudo tee -a /etc/fstab

# 关闭 swap
sudo swapoff /swapfile
sudo swapoff -a

# 调整 swappiness
cat /proc/sys/vm/swappiness
sudo sysctl vm.swappiness=10
# 永久修改
echo 'vm.swappiness=10' | sudo tee -a /etc/sysctl.conf

9.3 磁盘配额

# 安装
sudo apt install quota

# 编辑 /etc/fstab，添加 usrquota,grpquota 选项
# 重新挂载
sudo mount -o remount /home

# 创建配额文件
sudo quotacheck -cum /home
sudo quotaon /home

# 设置用户配额
sudo edquota -u username

# 查看配额
quota -u username
repquota -a

十、环境管理

10.1 alternatives - 管理多版本

# 查看 Python 版本
sudo update-alternatives --display python

# 配置 Python 版本
sudo update-alternatives --install /usr/bin/python python /usr/bin/python3.8 1
sudo update-alternatives --install /usr/bin/python python /usr/bin/python3.10 2

# 选择版本
sudo update-alternatives --config python

# Java 版本
sudo update-alternatives --config java

10.2 时区管理

# 查看时区
timedatectl

# 列出时区
timedatectl list-timezones
timedatectl list-timezones | grep Asia

# 设置时区
sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai

# 同步时间
sudo timedatectl set-ntp true

10.3 locale 管理

# 查看当前 locale
locale

# 查看可用 locale
locale -a

# 生成 locale
sudo locale-gen zh_CN.UTF-8

# 设置默认 locale
sudo localectl set-locale LANG=en_US.UTF-8

# 或编辑 /etc/default/locale
LANG=en_US.UTF-8
LC_ALL=en_US.UTF-8

总结

本章介绍了后端开发者每周都可能用到的工具：

  1. 服务管理：systemctl 是现代 Linux 服务管理的核心
  2. 归档压缩：tar + gzip 是最常用的组合
  3. 定时任务：cron 是生产环境定时任务的标准
  4. 日志管理：journalctl + logrotate 确保日志可控
  5. 性能监控：free、vmstat、iostat 是排查性能问题的基础
  6. 网络配置：ip 命令是现代 Linux 网络配置的标准
  7. 防火墙：ufw 或 firewalld 让防火墙管理更简单

下一章将介绍低频但重要的工具，包括容器、性能分析、安全工具等。