数据备份与进程管理

一、数据备份

1.Linux服务器中需要备份的数据

        （1）Linux系统重要数据：/root/目录，/home/目录，/etc/目录

        （2）安装服务的数据：Apache（配置文件，网页主目录，日志文件）

2.备份策略

        （1）完全备份：把所有需要备份的数据全部备份（整块硬盘、整个分区或某个具体目录）

                        优点：数据恢复方便

                        缺点：备份数据量大，备份时间长，占据空间较多

        （2）增量备份：先进行一次完全备份，后比较数据差异，只备份差异数据

                        优点：备份数据较少，耗时较少，占用空间较少

                        缺点：数据恢复比较繁琐（先恢复完全备份，后按照第一、第二.....增量备份数据恢复）

        （3）差异备份：先进行一次完全备份，后每次备份都备份和原始完全备份数据不同的数据

                        优点：不需要备份所有数据，数据恢复也比较方便

                        缺点：随时间增加，差异备份也可能变得数据庞大，备份缓慢，占用较大空间

3.备份工具

命令格式：dd if="输入文件" of="输出文件"  bs="数据块"  count="数量"

• if：定义输入数据的文件，也可以是输入设备
• of：定义输出数据的文件，也可以是输出设备
• bs：指定数据块大小，默认512字节
• count：指定bs的数量

注：如果想要备份分区，则分区大小不能比原分区小，只能和原分区大小一致或比原分区大；如果需要恢复，只需要把输入项和输出项反过来即可

网络复制工具：rsync和scp

• rsync：可以实现服务器之间的备份数据，也可以增量备份，实现类似镜像的效果
• scp：在Linux之间传文件，基于ssh的cp

scp  /root/本地文件  root@192.168.25.16:/root/        #上传

scp  root@192.168.25.6:/root/本地文件   /root/         #下载

4.xfs文件系统的备份与恢复

注：xfs文件系统支持备份功能，使用xfsdump命令和xfsrestore可以完成备份与恢复

备份——可进行完全备份、增量备份、差异备份

注意事项

1. 不支持对未挂载文件系统进行备份
2. 必须使用root身份才有权限执行
3. 只能备份xfs文件系统，默认只支持备份文件系统
4. 备份数据只能被xfsrestore解析
5. 通过UUID来辨别备份文件，不能备份两个具有相同UUID的文件系统

xfsdump选项

• -L：记录每次备份的说明标签
• -M：指定存储媒介的说明标签
• -l：指定备份级别（0-9），0是完整备份，1-9是增量备份
• -f：指定转储的目的地
• -I：从/var/lib/xfsdump/inventory列出目前备份的信息状态

（1）备份整个分区：xfsdump  -f  备份文件路径  被备份路径或设备文件

注：被备份路径可以写成/dev/sda1或/disk1，不能写成/disk1/

（2）指定备份是免交互操作

语法：xfsdump  -f  /opt/dump_2  /disk1  -L  dump_2  -M  sda1

（3）指定只备份分区中的某个目录（-s  文件路径[相对路径]）

语法：xfsdump  -f  /opt/dump_test  -s  test  /disk1  -L  dump_test  -M  sda1

（4）文件系统恢复

语法：xfsrestore  -f  指定恢复文件的位置  指定存放恢复后的文件路径

（5）增量备份

全备：xfsdump  -f  /opt/dump_full  /disk1  -L  dump_full  -M  sda1

第n次：xfsdump  -l  n  -f  /opt/dump_backn  /disk1  -L  dump_backn  -M  sda1

二、进程管理

1.进程概述和PS管理进程

进程的组成部分：已分配内存的地址空间，进程ID（PID），程序代码，进程状态

进程管理包括：进程调度、中断处理、信号、进程优先级、进程切换、进程状态、进程内存等

进程的生命周期：

1. 父进程复制自己的地址空间（fork）创建一个新的子进程结构
2. 每个进程分配一个唯一的进程ID（PID），满足跟踪安全性之需
3. PID和父进程（PPID）是子进程环境的元素，任何进程都可以创建子进程
4. 所有进程都是第一个系统进程的后代
5. Centos5或6 PID为1的是init，Centos7是systemd

僵尸进程：不执行代码，占用内存地址空间

1. 当一个进程收到终止信号时，它结束之前需要一段时间来结束所有任务
2. 在进程执行所有代码之后，它将相关终止报告发给父进程
3. 父进程正常情况下会移除所有子进程的数据结构
4. 如果父进程没能接收到子进程的退出信号，那么子进程就变为了僵尸进程
5. 所以通常在某个很短的时间内，子进程是一个僵尸进程
6. 使用kill命令不能杀死僵尸进程，因为它已经被认定为死亡
7. 可尝试杀死僵尸进程的父进程，僵尸进程也会随之消失
8. 如果一个进程为僵尸状态，父进程是init或systemd，那么需要重启系统来解决问题

2.进程、线程、协程

• 进程：是一个执行环境， 包含指令、用户数据、部分系统数据，以及运行期内获取的其他资源
• 线程：较小的轻量级实体，进程中产生的一个执行单位（线程直接可以共享资源，包括内存、地址空间、打开文件等）
• 协程：最小实体，可通过并发方式运行；协程的创建、切换和销毁开销非常低，因为它们在用户态完成，不涉及操作系统的内核切换（与线程相比，需要的系统资源少，能在更小的内存空间中运行）

3.上下文切换

1. 在处理器执行期间，运行进程的信息被存储在处理器的寄存器和高速缓存中。
2. 执行的进程被加载到寄存器的数据被称为上下文。
3. 在实际处理器运行过程中，先存储运行进程的上下文。
4. 然后将下一个要运行的进程的上下文恢复到寄存器，这个过程称之为上下文切换。
5. 一般不能有太多上下文切换。
6. 因为处理器每次要刷新寄存器和高速缓存，以便释放空间给新进程，可能导致性能下降。

4.中断处理

1. 中断是优先级最高的任务之一。
2. 通常由 I/O 产生，比如网络接口、键盘、磁盘控制器等。
3. 当一个中断信号到达内核的时候，内核必须从当前执行的进程切换到一个新的进程，以便处理这个中断。
4. 这意味着中断会导致上下文切换。也就是说大量中断会导致性能下降。

注：Linux中有硬中断和软中断。硬中断由硬件产生，需要快速响应（如磁盘I/O中断，键盘中断，鼠标中断等）；软中断被用来处理可以推迟的任务（TCP/IP，SCSI协议操作等）

5.进程的属性

• 进程 ID（PID)：是唯一的数值
• 父进程的 ID（PPID)
• 启动进程的用户 ID（UID）和所归属的组（GID）
• 进程状态：状态分为运行 R、休眠 S、僵尸 Z
• 进程执行的优先级
• 进程所连接的终端名
• 进程资源占用：比如占用资源大小（内存、CPU 占用量）

6.使用PS查看进程工具

常见选项组合：ps  aux |  more

• a：显示跟当前终端关联的所有进程
• u：基于用户的格式显示
• x：显示所有进程，不以终端来区分

• USER: 启动这些进程的用户
• PID: 进程的 ID
• %CPU 进程占用的 CPU 百分比
• %MEM 占用内存的百分比
• VSZ：进程占用的虚拟内存大小（单位：KB）
• RSS：进程占用的物理内存大小（单位：KB）
• STAT：该程序目前的状态，Linux 进程有 5 种基本状态：
  R ：该程序目前正在运行，或者是可被运行(在运行队列）
  S ：该程序目前正在睡眠当中 ，但可被某些信号唤醒
  T ：该程序目前是停止状态
  Z ：该进程应该已经终止，但是其父程序却没有正常的终止它
  D 不可中断的睡眠状态，通常存在于 I/O 情况下
  I：空闲的内核进程（Rocky9.X）
• START：该进程被触发启动的时间
• TIME ：该进程实际使用 CPU 运行的时间
• COMMAND：该程序的实际指令

基本状态后字符：

• <：进程运行在高优先级上
• N：进程运行在低优先级上
• l：进程有页面锁定在内存中
• s：进程是控制进程
• I：进程是多线程的
• +：当前进程运行在前台
• t：进程被调试器跟踪时会出现（在编程调试期间会出现）

实验——

步骤一：在一个终端下创建aaa.txt文件，并vim打开，不修改，另开一个终端查看当前状态

步骤二：在aaa.txt终端按下ctrl +z 停止进程，在另一个终端再次查看当前状态

步骤三：tar -zcvf usr.gz /usr/，然后在另一个终端不断查看状态，由 S+，R+变为 D+

常见选项组合：ps  -ef

• e：显示所有进程
• f：显示完整格式输出

• UID: 启动这些进程的用户
• PID: 进程的 ID
• PPID: 父进程的进程号
• C: 进程生命周期中的 CPU 利用率
• STIME: 进程启动时的系统时间
• TTY: 表明进程在哪个终端设备上运行。如果显示?表示与终端无关，这种进程一般是内核态进程。另外，tty1-tty6 是本机上面的登入者程序，若为 pts/0 等，则表示运行在虚拟终端上的进程。
• TIME: 运行进程一共累计占用的 CPU 时间
• CMD: 启动的程序名称

实验——

步骤一：终端一：dd if=/dev/zero of=/a.txt count=10 bs=100M；终端二： ps -axu | grep dd

7.补充：free命令

第一行：total 是总内存量，used 是已经使用的内存量，free 是空闲的内存，shared 是多个进程共

享的内存总数，buffers 是缓冲内存数，cached 是缓存内存数。默认单位是 KB。
第二行开始：

• total 系统中有 972MB 的物理内存，
• used 是已经使用的内存数量。
• free 是空闲的内存数量。
• shared 是多个进程共享的内存数量。
• buff/cache 用来作为缓冲和缓存的空间，内核会在内存将要耗尽时释放这部分内存给其他进程使用。
• availble：可使用空间,评估有多少内存可用于启动新应用程序。

注：available 字段考虑了页缓存，而不是所有可回收的内存。正因为这个原因所以通常

free+buff/cache 的数值要比 available 的数值大。
第三行为 swap 虚拟内存。

1. 在上面信息中我们可以看到，其实系统上并没有运行什么服务。但是有 1.4G 的 cache，这是因为在实验过程中进行过多次读写执行等操作。
2. 这些文件会被系统暂时缓存下来，以便下次运行的时候能够快速的读取。
3. 这种使用都是正常的情况，说明物理内存正在被合理的使用
4. 但是如果我们发现 swap 区域一直被大量使用，这就说明物理内存不足。
5. 可能需要考虑系统上 swap 使用比例或者添加物理内存。

三、uptime查看系统负载--top动态管理进程

1.uptime查看cpu负载工具

任务队列的平均长度（cpu队列数为3时）：

注：如果服务器cpu为1核，则load average>=3为负载过高；如果服务器cpu为4核，则>=12为负载过高（通常单核一分钟平均负载不要超过3）

2.top命令动态管理

快捷键

• 默认三秒刷新一次，按s修改刷新时间
• 按空格立刻刷新
• q退出
• P按cpu排序
• M按内存排序
• T：按时间排序
• 数字键1：显示每个内核的cpu使用率
• -p：进程pid，查看某个进程状态
• -u/U:指定显示用户
• h：帮助

注：lscpu命令可以查看cpu系统中cpu详细信息，并且在sockets字段表示物理cpu数量

实验——

步骤一：使用top动态只查看某个或某些进程的信息

步骤二：找出系统中使用cpu最多的进程

注：在一个linux进程中，最多可以使用的cpu占用百分比跟内核数有关，可以超过100%

3.fuser命令根据文件或端口号找相应进程

• -k：默认结束进程，也可以执行发送信号（可用信号与kill命令不同）
• -i：在结束进程前会交互式确认
• -u：在进程后显示进程所属用户名
• -c：查看有哪些进程访问挂载点下文件

实验——

步骤一：根据/media目录查看有哪些进程正在访问目录，并列出进程用户名称

步骤二：查看 boot 分区下有哪些进程在访问文件

步骤三：查看 tcp 协议 22 号端口有哪些进程

注：对文件或目录执行会输出相应的进程号（c表示执行进程的用户在当前查询目录中；f表示文件，但通常文件默认不显示；r表示root目录；e表示正在运行的可执行文件）

4.lsof命令：用于查看进程打开的文件、端口（TCP,UDP）

• -i：列出符合条件的进程。IPv4或IPv6（4,6，协议，：端口，@ip）
• -p：列出指定进程号所打开的文件

一般用于进程在读哪些文件，或哪个进程在使用端口

四、前后台进程切换-nice进程优先级

1.Linux后台进程与前台进程的区别

1. 前台进程:是在终端中运行的命令，命令执行过程中持续占用前台。
2. 依赖终端：那么该终端就为进程的控制终端，一旦这个终端关闭，这个进程也随之消失。
3. 脱离终端：一旦这个终端关闭，这个进程不会消失。
4. 后台进程: 进程放入后台运行，通常不会影响当前终端后续命令执行。如：tar -cf 命令等。
5. 后台运行并脱离终端：其中有一类进程也叫守护进程（Daemon），是运行在后台的一种特殊进程，不受终端控制，它不需要终端的交互。
6. Linux 的大多数服务器就是用守护进程实现的。比如，Web 服务器 httpd 等。

2.进程前台与后台运行（跟系统任务相关的几个进程）

注：虽然bg 1使得后台暂停命令继续运行，但vi命令无法在后台执行，因此很快就停止运行

补充

1. 进程调度：操作系统决定哪个就绪进程获得cpu的执行权的过程
2. 中断处理：cpu响应硬件或软件中断，暂停当前任务，转而去执行中断服务程序，完成后恢复原任务
3. 信号：内核或进程向目标进程发送的异步通知
4. 进程优先级：决定进程被调度执行的优先顺序
5. 进程切换：CPU从一个进程切换到另一个进程时，保存当前进程的上下文，并加载新进程的上下文
6. 进程状态：运行、就绪、阻塞
7. 进程内存：进程运行时分配的地址空间