5分钟学会使用Linux的 grep、find、ls、wc 命令

news2024/11/9 2:00:46

Linux基础命令和工具

  • 一、前导：概述
    • 1.1、监控
    • 1.2、测试
    • 1.3、优化
  • 二、grep 搜索字符
  • 三、find 查找文件
  • 四、ls 显示文件
  • 五、wc 命令
  • 六、总结

一、前导：概述

本系列主要讲解Linux运行时命令，包括网络、磁盘、内存、CPU相关参数等，主要是为了分享怎么通过常见的 Linux 命令去排查相关问题。比如：

  1. 发现机器的CPU负荷比较高，那么怎么查到是哪个进程CPU占用率比较高？
  2. 磁盘IO的写入很频繁，怎么查到是哪个进程或线程对磁盘IO频繁的操作？
  3. 等等。

本系列就是分享诸如这类问题的排查技巧。注意，本系列的核心方向不是去讲解Linux的命令查找、显示当前目录等（比如ls、cat等）基础命令操作。本系列的重点分享内容包括：

  1. Linux基础命令和工具。
  2. CPU性能监控。
  3. 内存性能监控。
  4. 文件IO性能监控。
  5. 网络IO性能监控。

强烈推荐：Linux 大牛，Netflix 高级性能架构师 Brendan Gregg的博客http://www.brendangregg.com。《性能之巅》书籍就是他出版的，主要分为：CPU、内存、磁盘、网络四大块。

下面对应的命令大部分都不是专为某一个模块设计的。所以先把基本的命令都掌握，再去细分每个命令的侧重点。

1.1、监控

常用的命令：

工具描述
free显示系统内存使用情况，包括使用的内存、空闲的内存、缓存和交换区等信息。
ping用于测试网络连接的工具，通过向目标主机发送 ICMP 回显请求并等待回复来测量网络延迟。
vmstatVirtual Memory Statistics，虚拟内存统计工具，提供系统内存、进程、CPU活动等信息。
iostat用于报告中央处理器（CPU）统计信息和整个系统、适配器、tty 设备、磁盘和 CD-ROM 的输入/输出统计信息。
dstat显示了cpu使用情况，磁盘io情况，网络发包情况和换页情况，输出是彩色的，可读性较强，相对于vmstat和iostat的输入更加详细且较为直观。
pidstat监控所有或指定进程的资源占用情况，如CPU、内存、设备IO、任务切换、线程等。
top动态显示系统性能信息，包括负载、进程状态、CPU 使用率、内存使用及交换分区的信息。
iotopLINUX进程实时监控工具，类似于 top 命令的工具，用于实时监控磁盘 I/O 使用情况及进程的信息。
htop交互式进程查看器，提供用户友好的界面，支持按键操作以管理进程。一个文本模式的应用程序(在控制台或者X终端中)，需要ncurses。
mpstat报告 CPU 的统计信息，显示每个 CPU 的使用情况，有助于分析 CPU 性能。
netstat显示与 IP、TCP、UDP 和 ICMP 协议相关的网络连接和统计信息。一般用于检验本机各端口的网络连接情况。
ps显示当前进程的状态和相关信息，类似于 Windows 的任务管理器。
strace跟踪程序执行过程中产生的系统调用及接收到的信号，用于诊断程序问题。
ltrace跟踪进程调用的库函数，帮助分析程序的库函数使用情况。
uptime显示系统当前运行时间和负载信息，为用户提供系统负载状态的一个快照。能够打印系统总共运行了多长时间和系统的平均负载，uptime命令最后输出的三个数字的含义分别是1分钟，5分钟，15分钟内系统的平均负荷。
lsof列出当前系统中打开的文件及相关进程，帮助识别文件使用情况。
perfLinux kernel 自带的性能分析工具，帮助识别程序性能瓶颈，通过分析 CPU 使用情况及热点函数。是Linux kernel自带的系统性能优化工具。优势在于与Linux Kernel的紧密结合，它可以最先应用到加入Kernel的new feature，用于查看热点函数，查看cashe miss的比率，从而帮助开发者来优化程序性能。
tcpdump网络抓包工具，捕获和分析网络数据包，常用于网络故障排查和监控。
sar收集和报告系统活动信息，涵盖 CPU、内存、I/O、网络等性能指标。
blktrace跟踪块设备 I/O 操作，分析系统的磁盘 I/O 性能及行为。

下面这张图是 Brendan Gregg 提供的一个性能优化命令集。可以看到有很多命令可以监控系统的性能，比如文件系统相关、调用栈相关、网络相关等的命令。
在这里插入图片描述

1.2、测试

在这里插入图片描述
sysbench是一个模块化、跨平台、多线程基准测试工具，可用于以下性能测试：

  1. CPU性能。

  2. 磁盘IO性能。

  3. 调度程序性能。

  4. 内存分配及传输速度。

  5. POSIX线程性能。

  6. 数据库性能（OLTP基准测试）。

Linux CPU使用率主要是从以下几个维度进行统计：

指标描述
%usr 普通进程在用户模式下执行的时间
%sys进程在内核模式下的执行时间
%nice被提高优先级的进程在用户模式下的执行时间
%idle空闲时间
%iowait等待I/O完成的时间
%irp处理硬中断请求花费的时间
%soft处理软中断请求花费的时间
%steal是衡量虚拟机CPU的指标，是指分配给本虚拟机的时间片被同一宿主机别的虚拟机占用，一般%steal值较高时，说明宿主机的资源使用已达到瓶颈。

一般情况下，CPU大部分的时间片都是消耗在用户态和内核态上。

sys和user间的比例是相互影响的，%sys比例高意味着被测服务频繁的进行用户态和系统态之间的切换，会带来一定的CPU开销，这样分配处理业务的时间片就会较少，造成系统性能的下降。对于IO密集型系统，无论是网络IO还是磁盘IO，一般都会产生大量的中断，从而导致%sys相对升高，其中磁盘IO密集型系统，对磁盘的读写需要占用大量的CPU，会导致%iowait的值一定比例的升高，所以当出现%iowait较高时，需排查是否存在大量的不合理的日志操作，或者频繁的数据载入等情况；

1.3、优化

Linux Performance Tuning Tools的示意图，展示了Linux系统中不同的工具及其对应的组件。
在这里插入图片描述

  • 操作系统: 应用程序，系统库，系统调用接口，设备驱动程序。

  • env: 环境变量。

  • 硬件: CPU，内存总线，DRAM。

  • Linux内核: VFS，文件系统，卷管理器，块设备接口

  • I/O总线: I/O桥接。

  • 互联: CPU互联，网络控制器。

  • 应用配置: tune2fs，应用配置

  • Linux内核: stap, kpatch, ionice, ip route, sysctl

  • 互联: nice、taskset、/dev/cpuset、ulimit、numactl、ethtool、tc、ip

  • 存储: hdparm, blockdev, swapon

  • 网络: ethtool, etc

二、grep 搜索字符

grep 命令用于在文件中执行关键词搜索，并显示匹配的效果。

基本语法：

grep [选项] 模式 [文件...]

部分常用选项：

参数作用
-c仅显示找到的行数
-i忽略大小写
-n显示行号
-v反向选择，仅列出没有关键词的行。v 是 invert 的缩写。
-r递归搜索文件目录
-C n打印匹配行的前后n行
-E使用扩展正则表达式。
-l仅显示包含匹配行的文件名。
-h不显示文件名。
-w仅匹配整个单词。
-o仅显示匹配的模式。
-q静默模式，不输出任何内容。
-A n显示匹配行及其后面的 n 行。
-B n显示匹配行及其前面的 n 行。
-f 文件名从文件中读取模式。

基本正则表达式：

  • .：匹配任意单个字符。
  • *：匹配前一个字符零次或多次。
  • []：匹配括号内的任意一个字符。
  • [^]：匹配括号内以外的任意一个字符。
  • \: 转义字符，用于匹配特殊字符。
  • ^：匹配行首。
  • $：匹配行尾。
  • |：或运算符。
  • ()：分组运算符。

扩展正则表达式：

  • +：匹配前一个字符一次或多次。
  • ?：匹配前一个字符零次或一次。
  • {}：匹配前一个字符指定次数。

示例：

  1. 在指定文件查找，查找login关键字。

    grep  login  ImUser.cpp

  2. 多个文件中搜索。

    grep  login  ImUser.cpp MsgConn.cpp

  3. 在多个文件搜索的时候，可以使用通配符。在以 cpp结尾的文件中，搜索包含login 的行

    grep  login  *.cpp

  4. 递归搜索目录下所有文件, 搜索 msg_server目录下所有文件，打印出包含 login的行。

    grep login -r msg_server/

  5. 反向查找，查找文件中，不包含 CImUser 的行。

    grep -v CImUser ImUser.cpp

  6. 找出文件中包含 login的行，并打印出行号。

    grep  -n login  ImUser.cpp

  7. 找出文件中包含 login的行，打印出行号，并显示前后3行。

    grep -C 3 -n login  ImUser.cpp

  8. 找出文件中包含 login的行，打印出行号，并显示前后3行，并忽略大小写。

    grep -C 3 -i -n login  ImUser.cpp

注意事项：

  • grep 命令通常用于处理文本文件，但也支持从标准输入读取数据。
  • grep 命令的效率取决于模式的复杂度和文件的大小。
  • grep 命令可以与其他命令结合使用，例如 管道 和 重定向。

其他相关命令：

  • egrep：等价于 grep -E，使用扩展正则表达式。
  • fgrep：等价于 grep -F，使用固定字符串匹配。
  • ag：更快更强大的搜索工具。

三、find 查找文件

find 命令用于在文件系统中搜索文件和目录，并对找到的项目执行操作。通过文件名查找文件的所在位置，文件名查找支持模糊匹配。

基本语法：

find [起始目录] [选项] [表达式]

参数：

  • 起始目录： 指定搜索的起始目录。如果省略，则默认从当前目录开始搜索。
  • 选项： 用于控制搜索行为和输出结果。
  • 表达式： 用于描述要搜索的目标文件或目录。

主要选项：

选项作用
-name 模式根据文件名匹配模式搜索。支持通配符 * 和 ?。
-iname 模式根据文件名匹配模式搜索，忽略大小写。
-type 类型根据文件类型搜索。例如 f 表示文件，d 表示目录，l 表示符号链接。
-size +n搜索大小大于 n 个块的文件。
-size -n搜索大小小于 n 个块的文件。
-size n搜索大小等于 n 个块的文件。
-mtime +n搜索修改时间距离现在超过 n 天的文件。
-mtime -n搜索修改时间距离现在少于 n 天的文件。
-mtime n搜索修改时间距离现在正好 n 天的文件。
-atime根据访问时间进行搜索。用法与 -mtime 相同。
-ctime根据文件创建时间进行搜索。用法与 -mtime 相同。
-user 用户名搜索属于特定用户的文件。
-group 组名搜索属于特定组的文件。
-perm 模式根据权限模式搜索文件。例如 -perm 644 搜索权限为 -rw-r--r-- 的文件。
-exec 命令 {} \;对找到的文件执行指定的命令。
-ok 命令 {} \;对找到的文件执行指定的命令，并在执行前提示用户确认。
-print打印找到的文件的路径。
-print0打印找到的文件的路径，并使用空字符作为分隔符。
-depth先搜索子目录再搜索当前目录。
-maxdepth n设置最大搜索深度。
-mindepth n设置最小搜索深度。
!取反运算符，用于排除某些文件或目录。
-o或运算符，用于组合多个搜索条件。
-a与运算符，用于组合多个搜索条件。
()括号用于分组搜索条件。

示例：

  1. 查找当前目录下所有以 .txt 结尾的文件：

    find . -name "*.txt"

  2. 查找 /home 目录下所有大于 10M 的文件：

    find /home -size +10M

  3. 查找 /tmp 目录下修改时间距离现在超过 7 天的文件：

    find /tmp -mtime +7

  4. 查找当前目录下所有权限为 755 的文件：

    find . -perm 755

  5. 查找 /var/log 目录下所有以 .log 结尾的文件，并删除它们：

    find /var/log -name "*.log" -delete

  6. 查找当前目录下所有目录，并打印它们的路径：

    find . -type d -print

  7. 查找当前目录下所有以 .txt 结尾的文件，并把它们复制到 /backup 目录：

    find . -name "*.txt" -exec cp {} /backup \;

  8. 查找当前目录下所有以 .txt 结尾的文件，并提示用户是否删除它们：

    find . -name "*.txt" -ok rm {} \;

实用示例：

find . -name FILE_NAME
find . -iname FILE_NAME 忽略文件名称大小写

##查找/etc/下名称中带有passwd的文件，查找一层
find /etc -maxdepth 1 -name passwd     

find /mnt -size 20K       ##查找/mnt文件大小近似20k的文件
find /mnt -size +20K      ##查找/mnt文件大小大于20k的文件
find /mnt -size -20K      ##查找/mnt文件大小小于20k的文件

##查找/etc/下名称中带有.conf的文件，且只查找第二层
find /etc -maxdepth 2 -mindepth 2 -name .conf 
 
find /mnt -type d         ##按type查找/mnt中目录
find /mnt -type f         ##按type查找/mnt中文件
find /mnt -cmin 10        ##查找/mnt中十分钟左右修改的
find /mnt -cmin +10       ##查找/mnt中十分钟以上修改的
find /mnt -cmin -10       ##查找/mnt中十分钟以内修改的
find /mnt -ctime 10       ##查找/mnt中十天左右修改的
find /mnt -ctime +10      ##查找/mnt中十天以上修改的
find /mnt -ctime -10      ##查找/mnt中十天以内修改的

注意事项：

  • find 命令是一个功能强大的工具，需要谨慎使用，以免误删重要文件。
  • 可以使用 man find 命令查看 find 命令的详细帮助信息。

四、ls 显示文件

ls 命令用于列出目录的内容。它可以显示文件和目录的名称、大小、修改时间、权限等信息。

基本语法：

ls [选项] [文件或目录...]
选项描述类别
-a显示所有文件，包括隐藏文件（以 . 开头的文件）。列出文件信息
-l以长格式列出文件信息，包括文件权限、文件大小、文件所有者、修改时间等。列出文件信息
-h以易于阅读的格式显示文件大小，例如 1K、2M、3G 等。列出文件信息
-t按修改时间排序。列出文件信息
-r反转排序顺序。列出文件信息
-S按文件大小排序。列出文件信息
-i显示文件 inode 号。列出文件信息
-d显示目录本身的信息，而不是目录内的文件信息。列出文件信息
-R递归列出所有子目录。列出文件信息
-F在文件名后添加标记，表示文件类型。例如 / 表示目录，* 表示可执行文件，@ 表示符号链接等。文件显示格式
-b将不可打印字符显示为反斜杠转义字符。文件显示格式
-c使用数字字符编码显示文件。文件显示格式
-G显示颜色，用于区分不同类型的文件。文件显示格式
-1单行显示文件名，每个文件名占一行。其他
-C多列显示文件名，根据终端宽度自动调整列数。其他
-m用逗号分隔显示文件名。其他
-n使用数字用户 ID 和组 ID 显示文件信息。其他
-p在目录名后添加 /。其他
-q将不可打印字符显示为 ?。其他
-s显示文件大小（以块为单位）。其他

示例：

  1. 列出当前目录下所有文件：

    ls

  2. 以长格式列出当前目录下所有文件：

    ls -l

  3. 列出当前目录下所有文件，包括隐藏文件：

    ls -a

  4. 列出当前目录下所有文件，按修改时间排序：

    ls -lt

  5. 递归列出 /home/user 目录下所有文件：

    ls -R /home/user

  6. 列出当前目录下所有文件，并用颜色区分文件类型：

    ls -G

实用示例：

# 按最新修改的时间排序，新修改的在前面显示。
ls -lt  
# 按最新修改的时间排序，新修改的在前面显示，并显示子目录的文件信息
ls -ltR 
# 以单位显示文件大小
ls -lh

注意事项：

  • ls 命令通常用于查看当前目录下的文件和目录，也可以指定其他目录进行查看。
  • ls 命令可以使用多种选项组合，以实现不同的显示效果。
  • ls 命令的输出结果可能会根据终端设置和系统环境有所不同。
  • 除了上述常用选项外，ls 命令还有其他一些较少使用的选项，可以通过 man ls 命令查看详细帮助信息。

五、wc 命令

wc 命令用于统计文件中的行数、字数和字节数。利用wc指令我们可以计算文件的Byte数、字数、或是列数，若不指定文件名称、或是所给予的文件名为"-"，则wc指令会从标准输入设备读取数据。

基本语法：

wc [选项] [文件...]

主要选项：

  • -l或--lines： 统计行数。
  • -w或--words： 统计字数。
  • -c或--bytes或--chars： 统计字节数。
  • -m： 统计字符数。
  • -L： 统计最长行的长度。
  • -W： 统计单词数。

示例：

  1. 统计文件 test.txt 的行数、字数和字节数：

    wc test.txt

  2. 只统计文件 test.txt 的行数：

    wc -l test.txt

  3. 统计多个文件 test.txt 和 data.log 的行数：

    wc -l test.txt data.log

  4. 统计文件 test.txt 的最长行的长度：

    wc -L test.txt

注意事项：

  • wc 命令默认统计所有三个值（行数、字数和字节数）。
  • wc 命令可以使用多个选项组合，以实现不同的统计功能。
  • wc 命令的输出结果可能会根据文件内容和系统环境有所不同。

其他：

  • wc 命令可以用于统计标准输入的内容，例如：

    cat test.txt | wc -l

  • wc 命令可以与其他命令结合使用，例如：

    # 统计文件 `test.txt` 中包含 "error" 字符串的行数。
grep "error" test.txt | wc -l

六、总结

本文介绍了 grep、find、ls 和 wc 四个常用的 Linux 命令，它们在文件搜索、查找、列出和统计等方面发挥着重要的作用。希望这篇文章能够帮助你更好地理解和运用这些命令，提升 Linux 文件管理的效率。

在这里插入图片描述

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