用 Python 脚本实现对 Linux 服务器的监控

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Python 版本说明

Python 是由 Guido van Rossum 开发的、可免费获得的、非常高级的解释型语言。其语法简单易懂，而其面向对象的语义功能强大（但又灵活）。Python 可以广泛使用并具有高度的可移植性。本文 Linux 服务器是 Ubuntu 12.10， Python 版本是 2.7 。如果是 Python 3.0 版本的语法上有一定的出入。另外这里笔者所说的 Python 是 CPython，CPython 是用 C 语言实现的 Python 解释器，也是官方的并且是最广泛使用的 Python 解释器。除了 CPython 以外，还有用 Java 实现的 Jython 和用.NET 实现的 IronPython，使 Python 方便地和 Java 程序、.NET 程序集成。另外还有一些实验性的 Python 解释器比如 PyPy。CPython 是使用字节码的解释器，任何程序源代码在执行之前先要编译成字节码。它还有和几种其它语言（包括 C 语言）交互的外部函数接口。

工作原理：基于/proc 文件系统

Linux 系统为管理员提供了非常好的方法，使其可以在系统运行时更改内核，而不需要重新引导内核系统，这是通过/proc 虚拟文件系统实现的。/proc 文件虚拟系统是一种内核和内核模块用来向进程（process）发送信息的机制（所以叫做“/proc”），这个伪文件系统允许与内核内部数据结构交互，获取有关进程的有用信息，在运行中（on the fly）改变设置（通过改变内核参数）。与其他文件系统不同，/proc 存在于内存而不是硬盘中。proc 文件系统提供的信息如下：

进程信息：系统中的任何一个进程，在 proc 的子目录中都有一个同名的进程 ID，可以找到 cmdline、mem、root、stat、statm，以及 status。某些信息只有超级用户可见，例如进程根目录。每一个单独含有现有进程信息的进程有一些可用的专门链接，系统中的任何一个进程都有一个单独的自链接指向进程信息，其用处就是从进程中获取命令行信息。
系统信息：如果需要了解整个系统信息中也可以从/proc/stat 中获得，其中包括 CPU 占用情况、磁盘空间、内存对换、中断等。
CPU 信息：利用/proc/CPUinfo 文件可以获得中央处理器的当前准确信息。
负载信息：/proc/loadavg 文件包含系统负载信息。
系统内存信息：/proc/meminfo 文件包含系统内存的详细信息，其中显示物理内存的数量、可用交换空间的数量，以及空闲内存的数量等。

表 1 是 /proc 目录中的主要文件的说明：

表 1 /proc 目录中的主要文件的说明

`文件或目录名称`	`描述`
`apm`	`高级电源管理信息`
`cmdline`	`这个文件给出了内核启动的命令行`
`CPUinfo`	`中央处理器信息`
`devices`	`可以用到的设备（块设备/字符设备）`
`dma`	`显示当前使用的 DMA 通道`
`filesystems`	`核心配置的文件系统`
`ioports`	`当前使用的 I/O 端口`
`interrupts`	`这个文件的每一行都有一个保留的中断`
`kcore`	`系统物理内存映像`
`kmsg`	`核心输出的消息，被送到日志文件`
`mdstat`	`这个文件包含了由 md 设备驱动程序控制的 RAID 设备信息`
`loadavg`	`系统平均负载均衡`
`meminfo`	`存储器使用信息，包括物理内存和交换内存`
`modules`	`这个文件给出可加载内核模块的信息。lsmod 程序用这些信息显示有关模块的名称，大小，使用数目方面的信息`
`net`	`网络协议状态信息`
`partitions`	`系统识别的分区表`
`pci`	`pci 设备信息`
`scsi`	`scsi 设备信息`
`self`	`到查看/proc 程序进程目录的符号连接`
`stat`	`这个文件包含的信息有 CPU 利用率，磁盘，内存页，内存对换，全部中断，接触开关以及赏赐自举时间`
`swaps`	`显示的是交换分区的使用情况`
`uptime`	`这个文件给出自从上次系统自举以来的秒数，以及其中有多少秒处于空闲`
`version`	`这个文件只有一行内容，说明正在运行的内核版本。可以用标准的编程方法进行分析获得所需的系统信息`

下面本文的几个例子都是使用 Python 脚本读取/proc 目录中的主要文件来实现实现对 Linux 服务器的监控的。

使用 Python 脚本实现对 Linux 服务器的监控

对于 CPU（中央处理器）监测

脚本 1 名称 CPU1.py，作用获取 CPU 的信息。

清单 1.获取 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'])

简单说明一下清单 1，读取/proc/CPUinfo 中的信息，返回 list，每核心一个 dict。其中 list 是一个使用方括号括起来的有序元素集合。List 可以作为以 0 下标开始的数组。Dict 是 Python 的内置数据类型之一, 它定义了键和值之间一对一的关系。OrderedDict 是一个字典子类，可以记住其内容增加的顺序。常规 dict 并不跟踪插入顺序，迭代处理时会根据键在散列表中存储的顺序来生成值。在 OrderedDict 中则相反，它会记住元素插入的顺序，并在创建迭代器时使用这个顺序。

可以使用 Python 命令运行脚本 CPU1.py 结果见图 1

1 2	# Python CPU1.py Intel(R) Celeron(R) CPU E3200 @ 2.40GHz

图 1.运行清单 1

也可以使用 chmod 命令添加权限收直接运行 CPU1.py

1 2	#chmod +x CPU1.py # ./CPU1.py

对于系统负载监测

脚本 2 名称 CPU2.py，作用获取系统的负载信息

清单 2 获取系统的负载信息

#!/usr/bin/env Python

import os

def load_stat():

loadavg = {}

f = open("/proc/loadavg")

ڄ可移植性。本文 Linux 服务器是 Ubuntu 12.10， Python 版本是 2.7 。如果是 Python 3.0 版本的语法上有一定的出入。另外这里笔者所说的 Python 是 CPython，CPython 是用 C 语言实现的 Python 解释器，也是官方的并且是最广泛使用的 Python 解释器。除了 CPython 以外，还有用 Java 实现的 Jython 和用.NET 实现的 IronPython，使 Python 方便地和 Java 程序、.NET 程序集成。另外还有一些实验性的 Python 解释器比如 PyPy。CPython 是使用字节码的解释器，任何程序源代码在执行之前先要编译成字节码。它还有和几种其它语言（包括 C 语言）交互的外部函数接口。

工作原理：基于/proc 文件系统

进程信息：系统中的任何一个进程，在 proc 的子目录中都有一个同名的进程 ID，可以找到 cmdline、mem、root、stat、statm，以及 status。某些信息只有超级用户可见，例如进程根目录。每一个单独含有现有进程信息的进程有一些可用的专门链接，系统中的任何一个进程都有一个单独的自链接指向进程信息，其用处就是从进程中获取命令行信息。
系统信息：如果需要了解整个系统信息中也可以从/proc/stat 中获得，其中包括 CPU 占用情况、磁盘空间、内存对换、中断等。
CPU 信息：利用/proc/CPUinfo 文件可以获得中央处理器的当前准确信息。
负载信息：/proc/loadavg 文件包含系统负载信息。
系统内存信息：/proc/meminfo 文件包含系统内存的详细信息，其中显示物理内存的数量、可用交换空间的数量，以及空闲内存的数量等。

表 1 是 /proc 目录中的主要文件的说明：

表 1 /proc 目录中的主要文件的说明

`文件或目录名称`	`描述`
`apm`	`高级电源管理信息`
`cmdline`	`这个文件给出了内核启动的命令行`
`CPUinfo`	`中央处理器信息`
`devices`	`可以用到的设备（块设备/字符设备）`
`dma`	`显示当前使用的 DMA 通道`
`filesystems`	`核心配置的文件系统`
`ioports`	`当前使用的 I/O 端口`
`interrupts`	`这个文件的每一行都有一个保留的中断`
`kcore`	`系统物理内存映像`
`kmsg`	`核心输出的消息，被送到日志文件`
`mdstat`	`这个文件包含了由 md 设备驱动程序控制的 RAID 设备信息`
`loadavg`	`系统平均负载均衡`
`meminfo`	`存储器使用信息，包括物理内存和交换内存`
`modules`	`这个文件给出可加载内核模块的信息。lsmod 程序用这些信息显示有关模块的名称，大小，使用数目方面的信息`
`net`	`网络协议状态信息`
`partitions`	`系统识别的分区表`
`pci`	`pci 设备信息`
`scsi`	`scsi 设备信息`
`self`	`到查看/proc 程序进程目录的符号连接`
`stat`	`这个文件包含的信息有 CPU 利用率，磁盘，内存页，内存对换，全部中断，接触开关以及赏赐自举时间`
`swaps`	`显示的是交换分区的使用情况`
`uptime`	`这个文件给出自从上次系统自举以来的秒数，以及其中有多少秒处于空闲`
`version`	`这个文件只有一行内容，说明正在运行的内核版本。可以用标准的编程方法进行分析获得所需的系统信息`

下面本文的几个例子都是使用 Python 脚本读取/proc 目录中的主要文件来实现实现对 Linux 服务器的监控的。

使用 Python 脚本实现对 Linux 服务器的监控

对于 CPU（中央处理器）监测

脚本 1 名称 CPU1.py，作用获取 CPU 的信息。

清单 1.获取 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'])

可以使用 Python 命令运行脚本 CPU1.py 结果见图 1

1 2	# Python CPU1.py Intel(R) Celeron(R) CPU E3200 @ 2.40GHz

图 1.运行清单 1

也可以使用 chmod 命令添加权限收直接运行 CPU1.py

1 2	#chmod +x CPU1.py # ./CPU1.py

对于系统负载监测

脚本 2 名称 CPU2.py，作用获取系统的负载信息