第 3 章 · 03 存储、网络与性能排障

第 3 章 · 03 存储、网络与性能排障

本节摘要:最后一层能力:存储体系(inode 深挖、ext4 vs xfs、LVM/RAID、挂载管理)、网络诊断(命令矩阵、bonding、DNS 查询)、性能分析(load average 解读、慢系统排查套路)、文本三剑客(grep/awk/sed)与容器隔离基础(命名空间)。末尾附原库四个动手练习。学完本节,面对一台"很慢/满了/连不上"的服务器,你有完整的排查路径。

学习目标

1. 说出 inode 的作用与"磁盘满但 df 有空间"的排查路径。
2. 对比 ext4 与 xfs、RAID 0/1/5/10、LVM 三层。
3. 说出网络诊断命令矩阵与端口占用双查法。
4. 解读 load average,说出慢系统排查的标准套路。
5. 用 grep/awk/sed 完成三类文本处理,并说出命名空间七类。

一、磁盘与文件系统

inode 深挖

• inode:每个文件/目录的元数据结构(大小、属主、权限、时间戳、链接数、数据块指针),不含文件名——文件名属于目录文件;
• 查看:ls -i(inode 号)、df -i(inode 使用率);
• 经典故障:报 "File system is full" 但 df -h 仅用 20% → 极可能 inode 耗尽(海量小文件吃光 inode 表),df -i 确认。

文件系统对照

LVM 与 RAID

• LVM 三层:PV 物理卷 → VG 卷组 → LV 逻辑卷,支持在线扩容与快照;
• RAID 对照:0 条带(性能、无冗余)、1 镜像(冗余、容量减半)、5 分布式奇偶校验(1 盘冗余,≥3 盘)、10 先镜像后条带(性能+冗余,≥4 盘)。

挂载管理

mount / umount          # 挂载/卸载
cat /proc/mounts        # 当前挂载真相(mount 无输出时查这个)
df -T                   # 文件系统类型+用量
df -h vs df -i          # 块空间 vs inode
​

/etc/fstab 管开机持久挂载;lazy umount(umount -l)延迟卸载忙设备;swap 是磁盘交换空间,tmpfs 是占 RAM 的临时文件系统。

建文件三式:touch、cat > file+Ctrl+D、truncate -s <size>(或 dd/fallocate 建指定大小)。

二、网络诊断

命令矩阵

端口占用双查法:netstat -tnlp | grep <port> / lsof -i -n -P | grep <port>。

lo 回环接口:本机与自身通信,诊断与本地服务用。

bonding(网卡绑定)模式:balance-rr 轮询(吞吐)、active-backup 主备(容错)、balance-tlb 发送均衡、balance-alb 双向均衡。

DNS 查询

• 主机名:/etc/hostname 是永久名;hostname/hostnamectl 可能只显示临时名;
• 工具:dig、host、nslookup;
• TTL:dig 结果中的数字即 TTL——该记录在本机缓存的秒数,期间不再问 DNS 服务器;
• 改 DNS:nmcli con mod "连接名" ipv4.dns "8.8.8.8" → nmcli con up 生效 → cat /etc/resolv.conf 验证。

三、性能分析

load average 解读

uptime/top 显示 1/5/15 分钟均值。它不是 CPU 使用率——包含 R 与 D 状态进程的排队长度;数值持续大于 CPU 核数说明存在排队。

指标命令

慢系统排查标准套路:

top 看异常进程
→ dstat -t 查磁盘/网络吞吐
→ sar 查网络统计
→ iostat 查 I/O 等待
→ strace 查进程行为
​

反直觉场景:CPU 负载高但没有高 CPU 进程 → 可能 D 状态进程堆积或内核线程消耗。

内存两概念:MemFree(完全未使用的物理 RAM)vs MemAvailable(新负载可用的内存,含可回收页,监控应看后者);OOM killer 在内存耗尽时按 oom_score 挑进程强杀。

四、文本三剑客

日志日期提取拆解(三段替换剥壳):

sed 's/.*\[//g;s/].*//g;s/:.*//g'
# 去 [ 之前 → 去 ] 之后 → 去时间冒号段
​

退出码:0 成功,大于 0 错误;$? 只取上一条命令的退出码;管道表达式默认取最后一段的退出码。

五、容器隔离基础:命名空间七类

命名空间是容器技术的底层机制,第 5 章会再见面。

六、动手练习四连

练习 1:目录导航(navigation)

按序 cd /tmp → cd .. → cd ~ → cd ..×2 → pwd 确认到根 / → cd - 回上次目录。考察 cd 全部变体。

练习 2:创建与删除(create_remove)

touch x → mkdir content → mv x content → touch content/y → mkdir -p content/dir1/dir2/dir3(一次建多级)→ rm -rf content 整体删除。考察 -p/-rf 选项。

练习 3:复制与改名(copy)

touch /tmp/x → cp x ~/ → cp x y → mkdir files 后 mv x y files → cp -r files copy_of_files(目录必须 -r)→ mv copy_of_files files2(改名)→ 清理。考察 cp/mv 二用。

练习 4:统计唯一 IP(uniqe_count)

sort ip_list | cut -d' ' -f1 | uniq -c | sort -n | tail -1
​

考察管道组合与 uniq 必须先排序的前提。

七、本章自测(原库陷阱题)

1. 报磁盘满但 df -h 只有 20%,查什么?(df -i 查 inode)
2. load average 是 CPU 使用率吗?(不是,含 R+D 状态排队)
3. 哪个进程占用了某文件?(lsof <FILE> 拿 PID → kill)
4. ext4 与 xfs 哪个支持缩减?(ext4)
5. DNS 记录缓存多久?(TTL 秒数,期间不再询问)

小结

• 存储:inode 耗尽是最隐蔽的"满";LVM 三层与 RAID 0/1/5/10 是容量规划基础。
• 网络:netstat/lsof 双查端口,ip 系列看路由,traceroute 逐跳。
• 性能:load average ≠ CPU%;慢系统套路 top→dstat→sar→iostat→strace。
• 三剑客:grep 过滤、cut 切列、awk 加工、sed 替换。
• 命名空间七类:PID/Mount/Network/UTS/IPC/User/Time——容器隔离的底层。

下一节预告:Linux 在手,开始写自动化脚本——Shell 脚本编程。