五、Linux进程与磁盘管理

作者：IvanCodes
日期：2025年8月2日
专栏：Linux教程

思维导图

一、系统进程管理

1.1 查看进程 (ps & pstree)

实时了解系统中正在运行的进程是系统监控的第一步

静态查看进程 (ps)
ps 命令用于显示当前的进程快照
常用选项组合:

• ps -ef: 以标准格式显示所有进程的完整信息
• ps aux: 以BSD格式显示所有进程的详细信息，包含CPU和内存使用率

代码示例:

# 显示系统中所有正在运行的进程
ps -ef

# 过滤出所有与 sshd 相关的进程
ps -ef | grep sshd

# 以BSD风格显示所有进程
ps aux

# 找出CPU使用率最高的进程 (结合 sort)
ps aux | sort -rnk 3 | head -n 5

查看进程树 (pstree)
pstree 命令以树状结构显示进程之间的父子关系，非常直观
代码示例:

# 显示所有进程的树状图
pstree

# 显示进程树，并附带进程的PID
pstree -p

1.2 动态监控进程 (top)

top 命令提供了一个实时、动态的系统进程视图

界面与交互:

• 上半部分: 系统总体信息 (负载、CPU、内存、交换分区)
• 下半部分: 进程列表，默认按CPU使用率排序
• 常用交互命令:

q: 退出 top
k: 杀死 (kill) 一个进程 (会提示输入PID)
M: 按内存使用率排序
P: 按CPU使用率排序 (默认)
1: 切换显示所有CPU核心的独立信息

代码示例:

# 启动 top 动态监控
top

1.3 终止进程 (kill & killall)

当进程无响应或需要停止时，使用kill系列命令。

kill (通过PID)
kill 命令通过进程ID (PID) 向进程发送信号。
常用信号:

• -15 : 正常终止信号。这是默认且推荐首选的方式，允许进程清理资源后退出。
• -9: 强制终止信号。进程无法捕获此信号，会立即被内核杀死。仅在 -15 无效时使用。

代码示例:

# 假设通过 ps -ef | grep 'my_app' 查到PID为 12345
# 尝试正常终止进程 12345
kill 12345

# 如果进程没有响应，强制杀死进程 12345
kill -9 12345

killall (通过进程名)
killall 命令直接通过进程名称杀死所有同名的进程。
代码示例:

# 杀死所有名为 httpd 的进程
killall httpd

# 强制杀死所有名为 chrome 的进程
killall -9 chrome

1.4 作业管理 (前台与后台)

可以在单个终端中同时运行和管理多个任务。

• & (后台运行): 在命令末尾添加 &，可以使命令在后台运行。
• jobs: 查看当前终端会话中正在后台运行或已停止的作业。
• fg : 将后台作业切换到前台运行。fg %作业号。
• bg: 将一个已停止 (例如通过 Ctrl+Z 暂停) 的作业切换到后台继续运行。bg %作业号。
• Ctrl+Z: 暂停当前正在前台运行的作业，并将其放入后台。

代码示例:

# 启动一个长时间运行的命令，并将其放入后台
sleep 300 &

# 查看后台作业列表
jobs

# 假设 sleep 300 的作业号是 1，将其切换到前台
fg %1
# 此时可以按 Ctrl+C 终止它，或按 Ctrl+Z 再次暂停它

# 假设一个作业被暂停了，让它在后台继续运行
bg %1

二、磁盘与文件系统管理

2.1 磁盘分类与设备命名

理解Linux如何识别和命名磁盘是所有磁盘管理操作的基础。

分类	示例设备名	描述
IDE / ATA (PATA) 硬盘	/dev/hda, /dev/hdb	较早的硬盘接口标准，现在已不常见。a, b 代表主/从设备。分区名为 /dev/hda1, /dev/hda2。
SATA/SAS/SCSI 硬盘	/dev/sda, /dev/sdb	最常见的硬盘类型。a, b 代表第一块、第二块磁盘。分区名为 /dev/sda1, /dev/sda2。
NVMe 固态硬盘	/dev/nvme0n1	高速 M.2 接口的SSD。nvme0是控制器，n1是命名空间(磁盘)。分区名为 /dev/nvme0n1p1。
虚拟化磁盘 (VirtIO)	/dev/vda, /dev/vdb	在KVM等虚拟化环境中常见的设备名。分区名为 /dev/vda1, /dev/vda2。
分区方案	MBR vs GPT	MBR是传统方案，最大2TB，最多4主分区。GPT是现代方案，支持大容量，分区数多。

2.2 分区管理 (fdisk & gdisk)

分区是将一块物理磁盘划分成多个逻辑区域的过程。

列出分区 (fdisk -l 或 lsblk)

# 列出所有磁盘及其分区信息
fdisk -l

# 以树状结构清晰显示
lsblk

使用 fdisk (用于MBR分区)
fdisk 是一个交互式的磁盘分区工具。
代码示例: (对新磁盘 /dev/sdb 进行分区)

# 启动fdisk交互模式，目标是/dev/sdb
fdisk /dev/sdb

2.3 格式化分区 (mkfs)

分区后，必须创建文件系统 (格式化)，才能存储数据。

语法结构: mkfs.[文件系统类型] [设备名]
常用文件系统类型:

• ext4: Linux最常用的日志文件系统，稳定可靠。
• xfs: 高性能的日志文件系统，适合大文件和高性能计算。

代码示例:

# 将 /dev/sdb1 分区格式化为 xfs 文件系统
mkfs.xfs /dev/sdb1

#查看格式化类型
blkid /dev/sdb1

# 将 /dev/sdc1 分区格式化为 ext4 文件系统
mkfs.ext4 /dev/sdc1

2.4 逻辑卷管理 (LVM)

LVM (Logical Volume Management) 提供了比传统分区更灵活的磁盘管理方式，可以动态调整大小。
核心概念:
物理卷 (PV) -> 卷组 (VG) -> 逻辑卷 (LV)
(将物理分区加入到存储池，再从存储池中划分出可用的逻辑分区)

代码示例: (将 /dev/sdb1 和 /dev/sdc1 组合成LVM)

# 1. 创建物理卷 (PV)
pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1

# 2. 创建卷组 (VG)，命名为 my_vg
vgcreate my_vg /dev/sdb1 /dev/sdc1

# 3. 从卷组 my_vg 中创建一个名为 my_lv 的逻辑卷 (LV)，大小为15GB
lvcreate -n my_lv -L 15G my_vg

# 4. 格式化创建好的逻辑卷
mkfs.ext4 /dev/my_vg/my_lv

# 5. LVM逻辑卷可以被挂载和使用
mkdir /mnt/lvm_data
mount /dev/my_vg/my_lv /mnt/lvm_data

2.5 挂载与卸载 (mount & umount)

挂载 (mount)

# 将 /dev/sdb1 分区挂载到 /data 目录
mkdir /data
mount /dev/sdb1 /data

卸载 (umount)

# 通过挂载点卸载
umount /data
# 或者通过设备名卸载
umount /dev/sdb1

永久挂载 (/etc/fstab)
为了系统启动时能自动挂载，需要修改 /etc/fstab 文件。
fstab 文件格式: <设备> <挂载点> <文件系统类型> <挂载选项> <dump> <fsck>
代码示例: (推荐使用UUID)

# 首先获取 /dev/sdb1 的UUID
blkid /dev/sdb1

# 将获取到的UUID写入 /etc/fstab
# 假设UUID为 "a1b2c3d4-..."
# 在 /etc/fstab 文件末尾添加一行：
UUID="a1b2c3d4-..."  /data  ext4  defaults  0  2

验证 fstab 配置: sudo mount -a

2.6 检查磁盘空间 (df & du)

查看文件系统空间 (df)

# 以易读格式显示所有挂载的文件系统的空间使用情况
df -h

查看文件/目录大小 (du)

# 只显示 /var/log 目录的总大小
du -sh /var/log

三、总结

我们这次主要介绍了Linux中进程管理和磁盘管理的核心操作。从实时监控和控制进程，到物理磁盘的分区、格式化，再到LVM的灵活运用和文件系统的挂载，这些都是高级系统运维的必备技能。熟练掌握这些命令和流程，是保障系统稳定、高效运行，以及合理规划和利用存储资源的关键。

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练习题

题目：

1. 列出当前系统中所有用户的所有进程，以BSD风格显示。
2. 查找一个名为 cron (或 crond) 的进程的PID。
3. 使用 top 命令，并按内存使用量对进程进行排序。
4. 假设有一个PID为 5432 的进程需要被正常终止，请写出命令。
5. 启动一个 tar -czf /tmp/backup.tar.gz /home 命令，并立即将其放入后台运行。
6. 查看当前终端会话中的所有后台作业。
7. 以易于阅读的格式，显示所有已挂载文件系统的磁盘空间和inode使用情况。
8. 仅计算并显示 /usr/share 目录的总大小。
9. 列出 /dev/sda 磁盘的分区表信息。
10. 将新磁盘 /dev/sdb 的第一个分区 (/dev/sdb1) 格式化为 xfs 文件系统。
11. 将 /dev/sdb1 临时挂载到 /mnt/new_disk 目录 (假设目录已创建)。
12. 将 /dev/sdc 和 /dev/sdd 两块新磁盘创建成物理卷(PV)。
13. 使用上一步创建的两个物理卷，创建一个名为 datastore_vg 的卷组(VG)。
14. 从 datastore_vg 卷组中，创建一个名为 web_data_lv，大小为 20GB 的逻辑卷(LV)。
15. 为 /dev/mapper/datastore_vg-web_data_lv 这个逻辑卷编写一个 /etc/fstab 条目，使其开机自动挂载到 /var/www/html，文件系统为 ext4，使用默认选项。
16. 使用 pstree 命令，查看所有进程的树状结构，并同时显示每个进程的PID。
17. 在 top 命令的交互界面中，如何只显示用户 apache 拥有的所有进程？
18. 有多个名为 data_process.py 的Python脚本进程正在运行，并且都已无响应。请写出一条命令，能够强制终止所有这些进程。
19. 假设你通过 jobs 命令看到一个作业 [2]+ Stopped vim my_script.sh。请写出命令，使其在后台继续运行。
20. 使用 lsblk 命令，查看块设备信息，并同时显示文件系统类型(FSTYPE)和通用唯一标识符(UUID)。

答案与解析：

1. 列出所有进程 (BSD风格)：

ps aux

解析： ps aux 是查看系统中所有进程详细信息的常用BSD风格命令。

2. 查找 cron 的PID：

ps -ef | grep 'cron' | grep -v 'grep'

解析： ps -ef 列出所有进程，grep 'cron' 筛选出相关行，grep -v 'grep' 排除grep命令本身。

3. top 按内存排序：

   1. 运行 top。
   2. 在 top 界面按大写字母 M。
      解析： M 是 top 命令中按内存使用率排序的交互式快捷键。

4. 正常终止进程：

kill 5432
# 或者
kill -15 5432

解析： kill 命令默认发送 15 (SIGTERM) 信号，这是请求进程正常退出的标准方式。

5. 后台运行命令：

tar -czf /tmp/backup.tar.gz /home &

解析： 在命令末尾加上 & 符号，即可让该命令在后台执行。

6. 查看后台作业：

jobs

解析： jobs 命令列出当前shell会话中所有在后台运行或已停止的作业。

7. 查看磁盘空间和inode：

df -hi

解析： df (Disk Free) 命令的 -h (human-readable) 和 -i (inodes) 选项可以组合使用。

8. 计算目录总大小：

du -sh /usr/share

解析： du (Disk Usage) 命令用于计算目录大小，-s (summarize) 只显示总计，-h 使其易读。

9. 列出分区表：

fdisk -l /dev/sda

解析： fdisk -l 用于列出指定设备的分区表。

10. 格式化为xfs：

mkfs.xfs /dev/sdb1

解析： mkfs.xfs 是专门用于创建xfs文件系统的命令。

11. 临时挂载：

mount /dev/sdb1 /mnt/new_disk

解析： mount 命令的基本用法是 mount 设备 挂载点。

12. 创建物理卷：

pvcreate /dev/sdc /dev/sdd

解析： pvcreate 用于初始化一个或多个块设备，使其能被LVM用作物理卷。

13. 创建卷组：

vgcreate datastore_vg /dev/sdc /dev/sdd

解析： vgcreate 用于将一个或多个物理卷组合成一个卷组。

14. 创建逻辑卷：

lvcreate -n web_data_lv -L 20G datastore_vg

解析： lvcreate 从指定的卷组中划分出指定大小和名称的逻辑卷。-n 指定名称，-L 指定大小。

15. 编写 fstab 条目：

/dev/mapper/datastore_vg-web_data_lv  /var/www/html  ext4  defaults  0  2

解析： 这是 /etc/fstab 的标准格式。逻辑卷的设备路径通常是 /dev/mapper/VG名-LV名 或 /dev/VG名/LV名。这里使用了前者。为了更稳定，推荐使用 blkid 查出该LV的UUID并替换设备路径。
16. pstree 显示PID：

pstree -p

• 解析： pstree 命令的 -p 选项 (short for --show-pids) 的作用是在显示进程树的同时，将每个进程的进程ID (PID) 附加在进程名后面，这对于快速定位特定进程及其子进程的PID非常有用。

17. top 按用户过滤：

    1. 运行 top 命令。
    2. 在 top 的交互界面中，按下小写字母 u。
    3. 此时 top 会提示 “Which user to show”。
    4. 输入用户名 apache 并按回车。
    • 解析： u 是 top 命令中按用户过滤的交互式快捷键。输入用户名后，top 的进程列表将只显示属于该用户的进程，这对于排查特定用户的资源消耗问题非常有效。再次按 u 并直接回车可以清除过滤，显示所有用户的进程。

18. 强制杀死所有同名进程：

killall -9 data_process.py
# 或者
killall -SIGKILL data_process.py

• 解析： killall 命令可以直接通过进程名称操作进程。-9 或 -SIGKILL 是强制终止信号，它会立即杀死所有名为 data_process.py 的进程，不给它们任何清理资源的机会。这是一种最后的手段，仅在正常终止 (killall data_process.py) 无效时使用。

19. 后台继续运行已停止的作业：

bg %2

• 解析： bg 命令用于将一个已停止 (Stopped) 的作业切换到后台继续运行。%2 中的 2 是从 jobs 命令输出的 [2] 中获取的作业号。执行此命令后，vim 进程会在后台继续，但由于 vim 是一个交互式编辑器，它在后台可能会因为等待输入而再次停止。这个命令对于非交互式的、被 Ctrl+Z 暂停的计算型或I/O型任务更有实际意义。

20. lsblk 显示文件系统类型和UUID：

lsblk -f

• 解析： lsblk 命令的 -f 选项 (short for --fs) 会在默认的输出基础上，额外增加 FSTYPE, UUID, LABEL, 和 MOUNTPOINT 等文件系统相关的信息。这对于快速识别每个分区格式化成的文件系统类型，以及获取用于 /etc/fstab 的UUID来说非常方便，比逐个使用 blkid 命令效率更高。