一文讲清Python在Linux系统CPU、内存和磁盘管理方面的应用实例

摘要：在当今快速发展的IT运维和开发世界里，Linux系统凭借其高效能、高稳定性和开源的特性，在服务器管理、云计算服务以及大数据处理等众多领域中占据了核心位置。随着业务规模扩大，系统资源的监控与管理变得越来越重要。传统Shell脚本虽强大，但在复杂逻辑、数据处理和可视化方面存在局限。

Python凭借简洁的语法、丰富的库和强大的数据处理能力，成为Linux系统管理的理想工具。通过Python，我们可以轻松实现对CPU使用率、内存占用、磁盘空间等系统资源的监控与分析。例如，借助psutil库可快速获取系统状态，结合可视化工具还能生成图表，便于直观了解系统运行情况。

本文通过实例讲解如何用Python实现Linux系统资源的监控管理，帮助读者掌握实用技能，提升系统运维效率。详细内容请查阅下文。

一、查看Linux编程环境

1.登录Linux系统

2.查看Python环境

备注：目前官方已停止对Python的支持，所以推荐使用Python 3进行开发工作。

二、一个简单的Python实例

说明：这里是一个用 Python 编写的简单实例，判断一个数字是正数、负数还是零。

1.执行指令# vim Simple_Python.py编写一个Python的简单实例

2.执行指令# python3 Simple_Python.py运行Python的简单实例

三、利用Python实现Linux系统管理与监控

1. 为什么选择Python进行系统管理

说明：Python因其简单易学、功能强大、跨平台且拥有丰富的库支持，成为系统管理中实现高效自动化与复杂任务处理的理想选择。

2. 常用的Python系统管理库

说明：常用的Python系统管理库如psutil、paramiko、os、subprocess和matplotlib等，提供了便捷的系统监控、远程操作和文件管理功能，极大地简化了自动化任务和系统维护工作。

四、利用Python监控Linux系统资源

说明：下面是编程实战经过，将通过编写一个完整的Python脚本程序，演示如何实时获取并可视化CPU、内存、磁盘的使用情况，以及磁盘IO读写速度和进程信息。

1. 执行指令# vim System_Monitor.py编写Python程序

程序代码如下：

#Python在Linux系统管理方面的应用

import psutil

import time

import matplotlib.pyplot as plt

import subprocess

import re

def show_cpu_info():

print("\n【CPU信息】")

print(f" - 逻辑核心数：{psutil.cpu_count()}")

print(f" - 当前使用率：{psutil.cpu_percent(interval=1)} %")

def show_memory_info():

mem = psutil.virtual_memory()

print("\n【内存信息】")

print(f" - 总内存：{mem.total // (1024**2)} MB")

print(f" - 已用内存：{mem.used // (1024**2)} MB")

print(f" - 剩余内存：{mem.available // (1024**2)} MB")

print(f" - 内存使用率：{mem.percent} %")

def show_disk_info():

disk = psutil.disk_usage('/')

print("\n【磁盘信息】")

print(f" - 总容量：{disk.total // (1024**3)} GB")

print(f" - 已用：{disk.used // (1024**3)} GB")

print(f" - 剩余：{disk.free // (1024**3)} GB")

print(f" - 使用率：{disk.percent} %")

def show_process_info():

print("\n【部分运行进程信息】")

print(f"{'PID':<8}{'用户名':<15}{'进程名'}")

for i, proc in enumerate(psutil.process_iter(['pid', 'name', 'username'])):

info = proc.info

print(f"{info['pid']:<8}{str(info['username']):<15}{info['name']}")

if i >= 4:

break

def dd_test_rw():

# 写测试

print("\n使用dd命令测试磁盘写入速度...")

write_cmd = "dd if=/dev/zero of=./dd_test_file bs=10M count=10 oflag=direct"

try:

write_proc = subprocess.run(write_cmd, shell=True, capture_output=True, text=True)

write_output = write_proc.stdout + write_proc.stderr

# print("写入测试完整输出：\n", write_output)

write_speed = 0.0

match = re.search(r'(\d+\.?\d*)\s*(G|M|Gi|Mi)?B/(s|秒)', write_output)

if match:

speed = float(match.group(1))

unit = match.group(2)

if unit in ['G', 'Gi']:

write_speed = speed * 1024

else:

write_speed = speed

else:

print(" - 未匹配到写入速度，请检查dd输出格式。")

except Exception as e:

print(" - 写入测试异常：", e)

write_speed = 0.0

# 读测试

print("使用dd命令测试磁盘读取速度...")

read_cmd = "dd if=./dd_test_file of=/dev/null bs=10M"

try:

read_proc = subprocess.run(read_cmd, shell=True, capture_output=True, text=True)

read_output = read_proc.stdout + read_proc.stderr

# print("读取测试完整输出：\n", read_output)

read_speed = 0.0

match = re.search(r'(\d+\.?\d*)\s*(G|M|Gi|Mi)?B/(s|秒)', read_output)

if match:

speed = float(match.group(1))

unit = match.group(2)

if unit in ['G', 'Gi']:

read_speed = speed * 1024

else:

read_speed = speed

else:

print(" - 未匹配到读取速度，请检查dd输出格式。")

except Exception as e:

print(" - 读取测试异常：", e)

read_speed = 0.0

subprocess.run("rm -f ./dd_test_file", shell=True)

print(f" - 最终写入速度：{write_speed} MB/s，读取速度：{read_speed} MB/s")

return read_speed, write_speed

if __name__ == "__main__":

print("=== Linux系统资源监控 ===")

show_cpu_info()

show_memory_info()

show_disk_info()

show_process_info()

# 仅3次用dd命令测试磁盘读写速度并可视化

dd_read_speeds = []

dd_write_speeds = []

times = []

for t in range(3):

print(f"\n【第{t+1}次dd磁盘读写测试】")

read_speed, write_speed = dd_test_rw()

dd_read_speeds.append(read_speed)

dd_write_speeds.append(write_speed)

times.append(t+1)

time.sleep(1)

# 可视化dd命令测试的磁盘IO读写速度

plt.figure(figsize=(8, 4))

plt.plot(times, dd_read_speeds, 'b-o', label='dd读取速度(MB/s)')

plt.plot(times, dd_write_speeds, 'r-x', label='dd写入速度(MB/s)')

plt.xlabel('测试次数')

plt.ylabel('速度（MB/s）')

plt.title('dd命令磁盘IO读写速度监控')

plt.legend()

plt.tight_layout()

plt.show()

2. 执行指令# python3 System_Monitor.py运行资源监控程序

备注：运行上述Python程序，可以查看Linux系统的CPU、内存和磁盘等资源使用情况。其中磁盘IO的读写速度可视化效果如下