目前 Linux 下有一些使用 Python 語言編寫的 Linux 系統(tǒng)監(jiān)控工具 比如 inotify-sync（文件系統(tǒng)安全監(jiān)控軟件）、glances（資源監(jiān)控工具）在實(shí)際工作中，Linux 系統(tǒng)管理員可以根據(jù)自己使用的服務(wù)器的具體情況編寫一下簡(jiǎn)單實(shí)用的腳本實(shí)現(xiàn)對(duì) Linux 服務(wù)器的監(jiān)控。 本文介紹一下使用 Python 腳本實(shí)現(xiàn)對(duì) Linux 服務(wù)器 CPU 內(nèi)存 網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控腳本的編寫。
Python 版本說明

Python 是由 Guido van Rossum 開發(fā)的、可免費(fèi)獲得的、非常高級(jí)的解釋型語言。其語法簡(jiǎn)單易懂，而其面向?qū)ο蟮恼Z義功能強(qiáng)大（但又靈活）。Python 可以廣泛使用并具有高度的可移植性。本文 Linux 服務(wù)器是 Ubuntu 12.10， Python 版本 是 2.7 。如果是 Python 3.0 版本的語法上有一定的出入。另外這里筆者所說的 Python 是 CPython，CPython 是用 C 語言實(shí)現(xiàn)的 Python 解釋器，也是官方的并且是最廣泛使用的Python 解釋器。除了 CPython 以外，還有用 Java 實(shí)現(xiàn)的 Jython 和用.NET 實(shí)現(xiàn)的 IronPython，使 Python方便地和 Java 程序、.NET 程序集成。另外還有一些實(shí)驗(yàn)性的 Python 解釋器比如 PyPy。CPython 是使用字節(jié)碼的解釋器，任何程序源代碼在執(zhí)行之前先要編譯成字節(jié)碼。它還有和幾種其它語言（包括 C 語言）交互的外部函數(shù)接口。
工作原理：基于/proc 文件系統(tǒng)

Linux 系統(tǒng)為管理員提供了非常好的方法，使其可以在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)更改內(nèi)核，而不需要重新引導(dǎo)內(nèi)核系統(tǒng)，這是通過/proc 虛擬文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。/proc 文件虛擬系統(tǒng)是一種內(nèi)核和內(nèi)核模塊用來向進(jìn)程（process）發(fā)送信息的機(jī)制（所以叫做“/proc”），這個(gè)偽文件系統(tǒng)允許與內(nèi)核內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)交互，獲取有關(guān)進(jìn)程的有用信息，在運(yùn)行中（on the fly）改變?cè)O(shè)置（通過改變內(nèi)核參數(shù)）。與其他文件系統(tǒng)不同，/proc 存在于內(nèi)存而不是硬盤中。proc 文件系統(tǒng)提供的信息如下：

•     進(jìn)程信息：系統(tǒng)中的任何一個(gè)進(jìn)程，在 proc 的子目錄中都有一個(gè)同名的進(jìn)程 ID，可以找到 cmdline、mem、root、stat、statm，以及 status。某些信息只有超級(jí)用戶可見，例如進(jìn)程根目錄。每一個(gè)單獨(dú)含有現(xiàn)有進(jìn)程信息的進(jìn)程有一些可用的專門鏈接，系統(tǒng)中的任何一個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)單獨(dú)的自鏈接指向進(jìn)程信息，其用處就是從進(jìn)程中獲取命令行信息。
•     系統(tǒng)信息：如果需要了解整個(gè)系統(tǒng)信息中也可以從/proc/stat 中獲得，其中包括 CPU 占用情況、磁盤空間、內(nèi)存對(duì)換、中斷等。
•     CPU 信息：利用/proc/CPUinfo 文件可以獲得中央處理器的當(dāng)前準(zhǔn)確信息。
•     負(fù)載信息：/proc/loadavg 文件包含系統(tǒng)負(fù)載信息。
•     系統(tǒng)內(nèi)存信息：/proc/meminfo 文件包含系統(tǒng)內(nèi)存的詳細(xì)信息，其中顯示物理內(nèi)存的數(shù)量、可用交換空間的數(shù)量，以及空閑內(nèi)存的數(shù)量等。

表 1 是 /proc 目錄中的主要文件的說明：
表 1 /proc 目錄中的主要文件的說明

下面本文的幾個(gè)例子都是使用 Python 腳本讀取/proc 目錄中的主要文件來實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì) Linux 服務(wù)器的監(jiān)控的 。
使用 Python 腳本實(shí)現(xiàn)對(duì) Linux 服務(wù)器的監(jiān)控
對(duì)于 CPU（中央處理器）監(jiān)測(cè)

腳本 1 名稱 CPU1.py，作用獲取 CPU 的信息。
清單 1.獲取 CPU 的信息

#!/usr/bin/env Python
from __future__ import print_function
from collections import OrderedDict
import pprint
 
def CPUinfo():
  ''' Return the information in /proc/CPUinfo
  as a dictionary in the following format:
  CPU_info['proc0']={...}
  CPU_info['proc1']={...}
  '''
  CPUinfo=OrderedDict()
  procinfo=OrderedDict()
 
  nprocs = 0
  with open('/proc/CPUinfo') as f:
    for line in f:
      if not line.strip():
        # end of one processor
        CPUinfo['proc%s' % nprocs] = procinfo
        nprocs=nprocs+1
        # Reset
        procinfo=OrderedDict()
      else:
        if len(line.split(':')) == 2:
          procinfo[line.split(':')[0].strip()] = line.split(':')[1].strip()
        else:
          procinfo[line.split(':')[0].strip()] = ''
 
  return CPUinfo
 
if __name__=='__main__':
  CPUinfo = CPUinfo()
  for processor in CPUinfo.keys():
    print(CPUinfo[processor]['model name'])

簡(jiǎn)單說明一下清單 1，讀取/proc/CPUinfo 中的信息，返回 list，每核心一個(gè) dict。其中 list 是一個(gè)使用方括號(hào)括起來的有序元素集合。List 可以作為以 0 下標(biāo)開始的數(shù)組。Dict 是 Python 的內(nèi)置數(shù)據(jù)類型之一, 它定義了鍵和值之間一對(duì)一的關(guān)系。OrderedDict 是一個(gè)字典子類，可以記住其內(nèi)容增加的順序。常規(guī) dict 并不跟蹤插入順序，迭代處理時(shí)會(huì)根據(jù)鍵在散列表中存儲(chǔ)的順序來生成值。在 OrderedDict 中則相反，它會(huì)記住元素插入的順序，并在創(chuàng)建迭代器時(shí)使用這個(gè)順序。

可以使用 Python 命令運(yùn)行腳本 CPU1.py 結(jié)果見圖 1
 
# Python CPU1.py
Intel(R) Celeron(R) CPU E3200  @ 2.40GHz
圖 1.運(yùn)行清單 1

也可以使用 chmod 命令添加權(quán)限收直接運(yùn)行 CPU1.py
 
#chmod +x CPU1.py
# ./CPU1.py
對(duì)于系統(tǒng)負(fù)載監(jiān)測(cè)

腳本 2 名稱 CPU2.py，作用獲取系統(tǒng)的負(fù)載信息
清單 2 獲取系統(tǒng)的負(fù)載信息
 

#!/usr/bin/env Python 
import os
def load_stat():
  loadavg = {}
  f = open("/proc/loadavg")
  con = f.read().split()
  f.close()
  loadavg['lavg_1']=con[0]
  loadavg['lavg_5']=con[1]
  loadavg['lavg_15']=con[2]
  loadavg['nr']=con[3]
  loadavg['last_pid']=con[4]
  return loadavg
print "loadavg",load_stat()['lavg_15']

簡(jiǎn)單說明一下清單 2：清單 2 讀取/proc/loadavg 中的信息，import os ：Python 中 import 用于導(dǎo)入不同的模塊，包括系統(tǒng)提供和自定義的模塊。其基本形式為：import 模塊名 [as 別名]，如果只需要導(dǎo)入模塊中的部分或全部?jī)?nèi)容可以用形式：from 模塊名 import *來導(dǎo)入相應(yīng)的模塊。OS 模塊 os 模塊提供了一個(gè)統(tǒng)一的操作系統(tǒng)接口函數(shù)，os 模塊能在不同操作系統(tǒng)平臺(tái)如 nt，posix 中的特定函數(shù)間自動(dòng)切換，從而實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)操作。

可以使用 Python 命令運(yùn)行腳本 CPU1.py 結(jié)果見圖 2 # Python CPU2.py
圖 2.運(yùn)行清單 2

對(duì)于內(nèi)存信息的獲取

腳本 3 名稱 mem.py，作用是獲取內(nèi)存使用情況信息
清單 3 獲取內(nèi)存使用情況
 

#!/usr/bin/env Python
 
from __future__ import print_function
from collections import OrderedDict
 
def meminfo():
  ''' Return the information in /proc/meminfo
  as a dictionary '''
  meminfo=OrderedDict()
 
  with open('/proc/meminfo') as f:
    for line in f:
      meminfo[line.split(':')[0]] = line.split(':')[1].strip()
  return meminfo
 
if __name__=='__main__':
  #print(meminfo())
 
  meminfo = meminfo()
  print('Total memory: {0}'.format(meminfo['MemTotal']))
  print('Free memory: {0}'.format(meminfo['MemFree']))

簡(jiǎn)單說明一下清單 3：清單 3 讀取 proc/meminfo 中的信息，Python 字符串的 split 方法是用的頻率還是比較多的。比如我們需要存儲(chǔ)一個(gè)很長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，并且按照有結(jié)構(gòu)的方法存儲(chǔ)，方便以后取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)然可以用 json 的形式。但是也可以把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到一個(gè)字段里面，然后有某種標(biāo)示符來分割。 Python 中的 strip 用于去除字符串的首位字符，最后清單 3 打印出內(nèi)存總數(shù)和空閑數(shù)。

可以使用 Python 命令運(yùn)行腳本 mem.py 結(jié)果見圖 3。 # Python mem.py
圖 3.運(yùn)行清單 3

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)接口的監(jiān)測(cè)

腳本 4 名稱是 net.py，作用獲取網(wǎng)絡(luò)接口的使用情況。
清單 4 net.py 獲取網(wǎng)絡(luò)接口的輸入和輸出

#!/usr/bin/env Python
import time
import sys
 
if len(sys.argv) > 1:
  INTERFACE = sys.argv[1]
else:
  INTERFACE = 'eth0'
STATS = []
print 'Interface:',INTERFACE
 
def rx():
  ifstat = open('/proc/net/dev').readlines()
  for interface in ifstat:
    if INTERFACE in interface:
      stat = float(interface.split()[1])
      STATS[0:] = [stat]
 
def tx():
  ifstat = open('/proc/net/dev').readlines()
  for interface in ifstat:
    if INTERFACE in interface:
      stat = float(interface.split()[9])
      STATS[1:] = [stat]
 
print  'In     Out'
rx()
tx()
 
while  True:
  time.sleep(1)
  rxstat_o = list(STATS)
  rx()
  tx()
  RX = float(STATS[0])
  RX_O = rxstat_o[0]
  TX = float(STATS[1])
  TX_O = rxstat_o[1]
  RX_RATE = round((RX - RX_O)/1024/1024,3)
  TX_RATE = round((TX - TX_O)/1024/1024,3)
  print RX_RATE ,'MB   ',TX_RATE ,'MB'

簡(jiǎn)單說明一下清單 4：清單 4 讀取/proc/net/dev 中的信息，Python 中文件操作可以通過 open 函數(shù)，這的確很像 C 語言中的 fopen。通過 open 函數(shù)獲取一個(gè) file object，然后調(diào)用 read()，write()等方法對(duì)文件進(jìn)行讀寫操作。另外 Python 將文本文件的內(nèi)容讀入可以操作的字符串變量非常容易。文件對(duì)象提供了三個(gè)“讀”方法： read()、readline() 和 readlines()。每種方法可以接受一個(gè)變量以限制每次讀取的數(shù)據(jù)量，但它們通常不使用變量。 .read() 每次讀取整個(gè)文件，它通常用于將文件內(nèi)容放到一個(gè)字符串變量中。然而 .read() 生成文件內(nèi)容最直接的字符串表示，但對(duì)于連續(xù)的面向行的處理，它卻是不必要的，并且如果文件大于可用內(nèi)存，則不可能實(shí)現(xiàn)這種處理。.readline() 和 .readlines() 之間的差異是后者一次讀取整個(gè)文件，象 .read() 一樣。.readlines() 自動(dòng)將文件內(nèi)容分析成一個(gè)行的列表，該列表可以由 Python 的 for … in … 結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。另一方面，.readline() 每次只讀取一行，通常比 .readlines() 慢得多。僅當(dāng)沒有足夠內(nèi)存可以一次讀取整個(gè)文件時(shí)，才應(yīng)該使用 .readline()。最后清單 4 打印出網(wǎng)絡(luò)接口的輸入和輸出情況。

可以使用 Python 命令運(yùn)行腳本 net.py 結(jié)果見圖 4 #Python net.py
圖 4.運(yùn)行清單 4

監(jiān)控 Apache 服務(wù)器進(jìn)程的 Python 腳本

Apache 服務(wù)器進(jìn)程可能會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)各種原因而出現(xiàn)異常退出，導(dǎo)致 Web 服務(wù)暫停。所以筆者寫一個(gè) Python 腳本文件：
清單 5 crtrl.py 監(jiān)控 Apache 服務(wù)器進(jìn)程的 Python 腳本
 

#!/usr/bin/env Python
import os, sys, time
 
while True:
time.sleep(4)
try:
ret = os.popen('ps -C apache -o pid,cmd').readlines()
if len(ret) < 2:
print "apache 進(jìn)程異常退出， 4 秒后重新啟動(dòng)"
time.sleep(3)
os.system("service apache2 restart")
except:
print "Error", sys.exc_info()[1]

設(shè)置文件權(quán)限為執(zhí)行屬性（使用命令 chmod +x crtrl.py），然后加入到/etc/rc.local 即可，一旦 Apache 服務(wù)器進(jìn)程異常退出，該腳本自動(dòng)檢查并且重啟。 簡(jiǎn)單說明一下清單 5 這個(gè)腳本不是基于/proc 偽文件系統(tǒng)的，是基于 Python 自己提供的一些模塊來實(shí)現(xiàn)的 。這里使用的是 Python 的內(nèi)嵌 time 模板，time 模塊提供各種操作時(shí)間的函數(shù)。
總結(jié)

在實(shí)際工作中，Linux 系統(tǒng)管理員可以根據(jù)自己使用的服務(wù)器的具體情況編寫一下簡(jiǎn)單實(shí)用的腳本實(shí)現(xiàn)對(duì) Linux 服務(wù)器的監(jiān)控。本文介紹一下使用 Python 腳本實(shí)現(xiàn)對(duì) Linux 服務(wù)器 CPU 、系統(tǒng)負(fù)載、內(nèi)存和 網(wǎng)絡(luò)使用情況的監(jiān)控腳本的編寫方法。