緯育 2026-0415

Linux 系統管理：記憶體、程序與日誌

本系列講座主要介紹 Linux 系統管理中的幾個核心概念與常用指令。內容涵蓋了記憶體管理，包括記憶體交換區（Swap）的原理、建立與監控，以及記憶體壓縮機制；接著深入探討程序管理，如調整執行優先權與工作控制；並詳細說明了 Linux 日誌（Log）系統的架構、查詢工具（如 journalctl）、輪替機制（logrotate）及其與 Windows 事件檢視器的比較。

此外，講座也介紹了如何查詢遠端系統的基本資訊，例如作業系統版本、核心版本等，並比較了 Ubuntu 和 CentOS 在這些指令與輸出上的差異。

系統資訊查詢與效能監控

• 查詢作業系統版本資訊
  • 遠端連線到新主機時，首要任務是確認其作業系統類型與版本，因為不同系統（如 CentOS、Ubuntu）存在差異。
  • cat /etc/os-release：查看作業系統發行版本資訊，此檔案在現代系統中普遍存在。
• 查詢核心版本 (Kernel Version)
  • 核心版本與系統功能、驅動支援及安全性有關。
  • uname -a：顯示所有系統資訊，包含核心版本、主機名稱等。
  • 可透過 apt (Ubuntu) 或 yum/dnf (CentOS) 檢查並安裝更新的核心版本。
• 查詢 Systemd 版本
  • systemctl --version：查詢 systemd 的版本，有助於了解系統功能。
• 檢視系統運行時間與負載
  • append 指令（應為 uptime）：查看系統開機時長、在線使用者數及系統負載平均值（Load Average）。
  • 負載平均值顯示過去1、5、15分鐘的平均負載，以CPU核心數為基準判斷負載強度。
• 檢視磁碟與記憶體使用狀況
  • df -h：以易讀格式檢視磁碟使用狀況。
  • free -h：以易讀格式檢視記憶體使用狀況。

記憶體管理 (Memory)

• 解讀 free -h 指令輸出
  • 判斷記憶體是否充足的關鍵指標是 available（真正可用的記憶體），而非 free（完全未被使用）。
  • 系統會盡量利用閒置記憶體作為 Buffer（緩衝區）和 Cache（快取），free 數值低是正常現象。
• 記憶體交換區 (Swap)
  • 概念：當實體記憶體（RAM）不足時，系統會將部分資料暫移到硬碟的 Swap 空間，以維持系統運作，避免因記憶體耗盡而崩潰。這類似於 Windows 的虛擬記憶體。
  • 影響：頻繁使用 Swap 會導致系統效能顯著下降，因為硬碟讀寫速度遠慢於記憶體。健康的伺服器應盡量避免使用 Swap。
  • 大小設定：舊建議為實體記憶體的兩倍，現今因記憶體容量較大，建議設定適量（如 4GB）即可。
  • 建立方式：可透過建立獨立的硬碟分割區 (Partition)（速度快）或在檔案系統中建立檔案 (File)（設定方便）來新增 Swap 空間。
  • 透過檔案建立 Swap 步驟：

   1. dd：建立指定大小的空檔案。
   2. chmod 600：設定檔案權限。
   3. mkswap：將檔案格式化為 Swap 格式。
   4. swapon：立即啟用 Swap 空間。
   5. 編輯 /etc/fstab：設定開機自動掛載。

• 記憶體壓縮機制
  • Apple 系統為了在較少實體記憶體下運作，記憶體是全部壓縮的。Microsoft 系統也有壓縮，但比例較小。

程序 (Process) 與工作 (Job) 管理

• 系統程序 (Process) 管理
  • 系統中運行的服務就是程序，可對其進行查詢、停用、關閉或移除。
• 程序優先權 (Priority)
  • 用於控制 CPU 執行程序的順序。拉高優先權可讓 CPU 分配更多時間給該程序，使其更快完成。
• 工作控制 (Job Control)
  • 用於管理程序的執行狀態，可暫停、恢復前景或背景工作，讓 CPU 資源得到更有效的利用。
• 離線工作 (Nohup)
  • 即使使用者登出終端機，也能讓系統繼續執行特定的工作。

Linux 日誌 (Log) 系統

• 日誌的作用
  • 記錄系統與服務的運作狀況，用於排查問題，如服務意外停止或重啟。
  • 用於稽查異常登入或大量的網路連線。
• 核心日誌服務
  • rsyslogd: 傳統的日誌服務，將日誌儲存在文字檔案中。
  • systemd-journald: systemd 內建的日誌服務，日誌可存於記憶體（重開機後消失）或永久儲存在硬碟。
  • 可修改 /etc/systemd/journald.conf 設定檔，將日誌永久儲存於 /var/log/journal/。
• 日誌儲存位置與結構
  • 日誌通常儲存在 /var/log/ 目錄下。
  • Linux 系統日誌 (syslog) 通常遵循標準四欄位格式：發生時間、主機名稱、來源 (服務/進程ID)、訊息內容。
  • 常見日誌檔：cron (排程任務)、dmesg (開機與硬體訊息)、secure.log/auth.log (登入驗證)。
• 日誌查詢工具 journalctl
  • 用於查詢 systemd-journald 的日誌。
  • -u <服務名稱>：查詢特定服務的日誌，如 journalctl -u ssh.service。
  • -p <等級>：按嚴重性等級過濾，數字越小越緊急（p3 代表 error 等級）。
  • -k：僅顯示核心（kernel）相關的訊息。
• 日誌輪替 (Logrotate)
  • 一個獨立服務，用於定期打包、壓縮和歸檔日誌檔案，防止單一檔案過大。
  • 主要設定檔在 /etc/logrotate.conf，各服務規則在 /etc/logrotate.d/。

Windows 日誌管理 (事件檢視器)

• 基本結構
  • Windows 的日誌管理工具為「事件檢視器」，主要日誌分為「應用程式」、「安全性」、「系統」等類別。
• 與 Linux 的比較
  • Windows 日誌訊息更複雜，包含詳細的 XML 數據。
  • 由於許多第三方軟體未遵守規範，常將日誌寫入「系統」而非「應用程式」類別，導致訊息混雜，查找不如 Linux 直觀（Linux 將不同服務的日誌拆分成獨立檔案）。
• 查看建議
  • 優先關注標示為「錯誤」的事件。
  • 可在系統穩定時手動清除日誌，以便問題發生時快速定位新錯誤。