61、Linux 应用与硬件问题排查指南

Linux 应用与硬件问题排查指南

1. 硬件信息查询工具

在 Linux 系统中，有一些实用工具可用于获取硬件信息，帮助我们进行硬件问题排查。
- lshw 命令 ：可使用 -class 选项指定要查询的硬件类别。例如，查询显示设备信息：

$ sudo lshw -class display
  *-display
       description: VGA compatible controller
       product: VirtualBox Graphics Adapter
       vendor: InnoTek Systemberatung GmbH
[…]
       configuration: driver=vboxvideo latency=0
[…]
$

• hwinfo 命令 ：能提供更多硬件信息，若系统未默认安装，可手动安装。

2. 内存问题排查

物理内存问题较难诊断，常见症状包括系统性能随时间下降、运行内存密集型应用或启动时系统挂起、内核崩溃或段错误间歇性出现、文件偶尔损坏以及程序安装失败等。排查步骤如下：
1. 确认是否为内存容量问题 ：使用 free 和 vmstat 工具检查。
2. 获取内存硬件信息 ：使用 lshw -class memory 命令。
3. 内存测试 ：
- 若近期添加新内存，可能是组件故障，电源尖峰或中断也可能损坏内存。
- 通常可通过系统重启，在服务器启动菜单中选择 memtest 或 memtest86+ 选项进行测试。
- 若该选项不可用，可使用 memtester 工具（通常需手动安装），使用时需关闭生产应用并分块测试内存。

3. 打印机问题排查

Linux 中外部硬件设备通常即插即用，但打印机可能出现问题，常见原因是驱动过时或连接不良。排查步骤如下：
1. 检查日志 ：使用 dmesg 检查内核环形缓冲区，查看打印机错误日志文件，如 /var/log/cups/error_log 。
2. 确认打印机兼容性 ：购买前确保打印机受 Linux 支持，可通过 www.openprinting.org/printers 和 tldp.org/HOWTO/Printing-HOWTO/printers.html 等网站查询。
3. 检查打印机配置 ：
- 若系统有 GUI，可在浏览器地址栏输入 127.0.0.1:631 检查。
- 若无 GUI，查看 /etc/cups/printers.conf 文件。
4. 确定连接方式 ：
- 网络打印机：检查网络是否正常。
- USB 连接：排查 USB 连接问题。
- 并行端口连接：可能是适配器故障，可考虑更换连接方式或打印机。
5. 更新驱动或固件 ：
- 使用 lpinfo -m 命令查看当前可用打印机驱动。
- 到制造商或开源驱动网站检查是否有更新。
- 部分制造商提供 Linux 工具，如惠普的 hp-info 和 hp-toolset 工具。

4. 视频硬件问题排查

视频硬件问题表现为显示迟缓、音频滞后、屏幕出现故障等，甚至可能导致系统崩溃或挂起。排查步骤如下：
1. 检查日志 ：使用 dmesg 检查内核环形缓冲区，根据系统使用的显示协议（X11 或 Wayland）查看相应日志文件。
- X11：检查 /var/log/Xorg.0.log 文件。
- Wayland：使用 journalctl 命令查看日志。
2. 确定显卡驱动 ：
- 使用 lspci -vnn 命令并将输出重定向到文件，查找 VGA 相关信息。
- 也可使用 lshw -class display （或 video ）命令查找驱动信息。
- 使用 modinfo driver-name 命令获取驱动详细信息。
3. 更新驱动或测试显卡 ：
- 到制造商或开源网站检查是否有更新的显卡驱动。
- 若没有更新，可在其他系统上测试显卡，决定是否更换。
- 部分制造商提供管理工具，如英伟达的 nvidia-smi 和 nvidia-settings 命令。

5. 通信端口问题排查

通信端口通常指串行通信端口，虽现在较少使用，但常用于连接销售点设备等。设备文件为 /dev/ttyS# 。排查步骤如下：
1. 查找设备文件名 ：使用 dmesg | grep ttyS 命令。
2. 获取设备详细信息 ：使用 setserial -a device-file-name 命令（需超级用户权限），查找中断请求（IRQ）号。
3. 检查驱动加载情况 ：查看 /proc/interrupts 文件，若未找到 IRQ 号，说明串行设备驱动未加载。
4. 更新驱动或配置 ：若驱动已加载，到制造商网站检查是否有更新，使用 setserial 工具修改设备配置。

6. USB 设备问题排查

若 USB 设备（如打印机）连接系统出现问题，可按以下步骤排查：
1. 检查 USB 驱动加载情况 ：使用 lsmod | grep usb 命令，若有响应则已加载，否则使用 modprobe 命令加载。
2. 插拔设备查看日志 ：
- 断开 USB 设备电缆，使用 journalctl -f 命令（旧系统使用 tail -f 命令查看相应日志文件）监控日志。
- 重新插入设备，查看生成的日志消息。若为打印机，还需检查 /var/log/cups/error_log 文件。
3. 检查设备是否显示 ：使用 lsusb -v 命令，若能看到设备制造商和产品信息，说明 Linux 能识别该设备。若未安装 lsusb 工具，可使用 dmesg 查看内核环形缓冲区。
4. 检查设备文件 ：检查 USB 设备文件是否损坏。
5. 更换端口或电缆 ：若设备仍无法工作，尝试连接到不同 USB 端口，更换 USB 电缆前再次监控日志。

7. 键盘映射问题排查

若按下键盘按键显示不同字母，可能是键盘映射问题，解决方法因发行版而异：
- Red Hat 系发行版 ：
- 使用 localectl 命令查看当前键盘映射。
- 使用 localectl list-keymaps 命令查看可用键盘映射列表，可将输出重定向到 less 工具查看。
- 找到合适的键盘映射名称后，使用 localectl set-keymap keymap-name 命令永久设置。
- 若键盘映射不正确，可先记录命令，通过尝试不同按键找到对应字母或符号后输入命令。
- Debian 系发行版 ：使用超级用户权限执行 dpkg-reconfigure keyboard-configuration 命令，在文本菜单中选择合适的键盘映射。

8. 硬件或软件兼容性问题

购买新硬件或软件前，确保其与 Linux 发行版兼容。由于 Linux 有时得不到硬件制造商足够关注，新设备可能缺少驱动或驱动质量不佳。可向 Linux 社区咨询，获取成熟驱动和硬件设备推荐。

9. 常见问题总结

问题类型	常见原因	排查工具
内存问题	容量不足、硬件故障	free 、 vmstat 、 lshw 、 memtester
打印机问题	驱动过时、连接不良	dmesg 、 lpinfo
视频问题	驱动过时、硬件故障	dmesg 、 lspci 、 lshw 、 modinfo
通信端口问题	驱动未加载、配置错误	dmesg 、 setserial
USB 设备问题	驱动未加载、连接问题	lsmod 、 lsusb 、 dmesg
键盘映射问题	映射设置错误	localectl 、 dpkg-reconfigure

10. 问题排查流程图

graph TD;
    A[出现硬件或应用问题] --> B{问题类型};
    B -->|内存问题| C[检查内存容量和硬件信息];
    B -->|打印机问题| D[检查日志和配置];
    B -->|视频问题| E[检查日志和驱动];
    B -->|通信端口问题| F[查找设备和检查驱动];
    B -->|USB 设备问题| G[检查驱动和插拔设备];
    B -->|键盘映射问题| H[调整键盘映射];
    C --> I[进行内存测试];
    D --> J[更新驱动或固件];
    E --> K[更新显卡驱动];
    F --> L[更新驱动或配置];
    G --> M[更换端口或电缆];
    H --> N[设置正确映射];

Linux 应用与硬件问题排查指南

11. 应用问题排查要点

11.1 应用权限问题

当应用抛出与 I/O 或启动其他可执行文件相关的错误时，可能是文件或目录权限不正确。排查时需确定以下信息：
- 应用运行的用户账户。
- 应用试图访问的文件及其所在目录。
- 文件所有权和组 membership。
- 查看三种权限分类（所有者、组、其他）相关的各种权限，同时考虑目录权限和默认 ACL。

11.2 存储问题

常见的存储问题包括存储性能下降、设备或卷丢失、挂载点缺失、性能问题、存储完整性问题和资源耗尽等。以下是一些关键排查点：
- 使用 dmesg 工具查找 SATA 和 SCSI 驱动器以及 HBA 问题的根本原因。
- 排查和修复 RAID 问题需要使用 Multiple Devices (md) 工具和 /proc/mdstat 文件。

11.3 应用依赖问题

使用适当的工具检查应用版本和可用包版本，以确定性能不佳的应用是否有软件更新。但软件更新也可能带来问题：
- 软件更新可能无法正确更新包的依赖项或库，导致应用损坏。
- 如果新更新需要编译，GCC 问题可能会引起并发症。
- 系统的包存储库可能存在问题，阻止软件更新。

11.4 防火墙 ACL 问题

通过网络与数据、服务或最终用户通信的应用可能会遇到防火墙设置过于严格的问题。排查时需收集以下基本信息：
- 源地址（或主机）。
- 目标地址。
- 使用的网络协议。
- 客户端和服务器端使用的入站和出站端口。
基于这些信息，审查防火墙的各种 ACL，并在实施更改之前评估潜在的必要更改。

12. 硬件与应用问题排查总结

问题类型	排查要点	涉及工具
应用权限问题	确定应用运行账户、访问文件及目录，检查权限和 ACL	无特定工具，可结合 ls -l 查看权限
存储问题	检查存储状态、挂载点、性能和完整性，排查 RAID 问题	dmesg 、 md 、 /proc/mdstat
应用依赖问题	检查应用版本和包依赖，处理更新和编译问题	包管理工具、GCC
防火墙 ACL 问题	收集网络通信信息，审查防火墙设置	防火墙管理工具

13. 排查示例与解答

13.1 内存相关问题

问题：系统持续运行内存密集型应用，更换硬盘为 SSD 后性能未改善。
可能原因及解答：
- SSD 资源耗尽 ：由于内存不足，SSD 可能承担过多的交换任务，导致资源耗尽。可使用 free 和 vmstat 工具检查内存使用情况，若内存不足，可考虑增加 RAM。
- SSD 性能问题 ：SSD 可能出现性能下降，可使用相关工具检查 SSD 的健康状态。

13.2 磁盘识别问题

问题：添加 SCSI 磁盘后系统无法识别。
排查步骤：
1. 使用 ls /sys/bus/scsi/drivers 检查 SCSI 驱动。
2. 使用 lsmod | grep module-name 检查相关模块是否加载。
3. 使用 smartctl -a 检查磁盘健康状态。

13.3 应用权限问题

问题：运行 Python 程序时出现 IO Error: [Error 13] Permission denied 错误。
排查信息收集：
- 用户账户名称。
- 程序执行的操作。
- 程序 I/O 文件的文件名和目录位置。
- 程序名称。

13.4 应用写入权限问题

问题：应用创建文件正常，但写入数据时出现权限错误。
可能原因：
- 目录所有权问题：目录可能没有写入权限。
- 文件所有权问题：文件可能没有写入权限。
- 文件组 membership 问题：组可能没有写入权限。

13.5 系统更新后应用问题

问题：更新 Ubuntu 系统包后，Apache Web 服务无法正常工作。
解决方法：使用 sudo ldd /usr/sbin/apache2 检查 Apache 的依赖项，查看是否有缺失或损坏的库。

13.6 应用编译问题

问题：编写的 C++ 应用编译失败。
可能原因：
- GCC 问题 ：GCC 可能缺失或版本过时，可检查 GCC 版本并更新。
- 依赖问题 ：应用可能缺少必要的依赖库。

13.7 应用访问文件问题

问题：应用无法访问 flash.txt 文件。
排查步骤：
1. 使用 ls -l flash.txt 检查文件权限。
2. 使用 ls -Z flash.txt 检查 SELinux 上下文。

13.8 网络应用连接问题

问题：使用 NTP 服务器的时钟应用无法连接服务器。
排查步骤：
1. 检查 NTP 服务器和应用服务器的防火墙 ACL。
2. 使用 firewall-cmd --get-default-zone 查看默认防火墙区域。
3. 检查 /etc/services 文件中的 NTP 端口和传输协议。
4. 查看防火墙日志条目。

13.9 通信端口设备问题

问题：通信端口设备无法工作。
排查步骤：
1. 使用 dmesg | grep -i ttys 查找设备文件名。
2. 使用 sudo setserial -a /dev/ttyS0 检查设备详细信息。
3. 查看 /proc/interrupts 文件检查驱动加载情况。

13.10 USB 打印机问题

问题：新安装的 USB 打印机无法工作。
排查步骤：
1. 使用 lpinfo -m 查看可用 USB 端口和驱动。
2. 监控日志文件，插拔 USB 电缆查看日志消息。
3. 使用 lsusb -v 检查设备是否显示在 USB 总线上。
4. 使用 dmesg 和 grep 工具查找打印机信息。

14. 完整排查流程总结

graph LR;
    A[发现问题] --> B{问题分类};
    B -->|应用问题| C[检查权限、依赖和防火墙];
    B -->|硬件问题| D{硬件类型};
    D -->|内存| E[检查容量和硬件，进行测试];
    D -->|打印机| F[检查日志、配置和驱动];
    D -->|视频| G[检查日志和驱动];
    D -->|通信端口| H[查找设备和检查驱动];
    D -->|USB 设备| I[检查驱动和连接];
    D -->|键盘| J[调整映射];
    C --> K[解决应用问题];
    E --> L[解决内存问题];
    F --> M[解决打印机问题];
    G --> N[解决视频问题];
    H --> O[解决通信端口问题];
    I --> P[解决 USB 设备问题];
    J --> Q[解决键盘问题];

通过以上全面的排查方法和流程，能够有效地解决 Linux 系统中常见的硬件和应用问题，提高系统的稳定性和可靠性。在实际操作中，需要根据具体情况灵活运用各种工具和方法，逐步定位和解决问题。