Linux 硬件管理

实验环境：

• Linux 5.19.13-arch1-1
• konsole 22.08.2

1. 简介

计算机主要硬件：主板、CPU、GPU、内存、硬盘、声卡、显卡、电源、鼠标、屏幕 等，这里只讨论普通计算机的硬件管理，不包括路由器、交换机等硬件

Linux 中一切都是文件，包括所有的硬件，硬件以文件的形式保存在系统中（/dev），但管理硬件的时候，一般不会去修改硬件文件，而是修改 /etc 下的配置文件

有命令可以使用时，不建议去修改配置文件

修改配置文件，有时候配置错了一点东西，轻则可能导致系统无法启动某服务，重则整个服务瘫痪；而使用命令则可以避免这种人为错误

每个硬件的组成都很复杂，Linux 下的电源管理涉及到供电（Power Supply）、充电（Charger）、时钟（Clock）、频率（Frequency）、电压（Voltage）、睡眠/唤醒（Suspend/Resume）等方面，不可能在这里讲述得过于详细，所以这篇文章只是部分硬件的简单配置。

2. CPU

CPU 是计算机的大脑，大部分的运算都由 CPU 来完成。CPU 的一个重要指标是频率，当代计算机 CPU 大多都有功耗（频率）控制，Linux中，内核的开发者定义了一套框架模型（CPU Freq系统）来完成 CPU 频率动态调整这一目的，而基于 CPU Freq系统，开发者开发了更高级的 cpupower、cpufrequtils 工具，使用这两款工具的命令能更好地控制 CPU

我只查到了 cpupower 和 cpufrequtils 两个软件，如果有更多的，麻烦评论告诉我

基于 CPU Freq系统，Linux 中有以下六种调频策略，有些文档里有更多的调频策略，但本文章基于本地实验系统 Arch Linux，使用 cpupower 工具，其它策略自动忽略

1. cat /proc/cpuinfo
# /proc 是虚拟的文件系统，也是系统内核的镜像，存储当前内核运行状态的一系列文件
# 可以通过查询 /proc 下的文件 查看、理解 内核是怎么监管系统的
# 查看 CPU（info 文件内容在系统运行时不断增长，重启电脑则删除整个文件）
cat /proc/cpuinfo

2. lscpu
# 用于显示 CPU 架构的有关信息
# lscpu 命令从 sysfs 和 /proc/cpuinfo 收集 CPU 体系结构信息
# 语法格式：
lscpu [参数]
###
lscpu  # 不添加选项比较常用
### 选项
-a    打印在线和离线的CPU
-b    仅打印在线CPU
-c    仅打印离线CPU

###
# 查看当前 CPU 所使用的策略
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
# 查看当前 CPU 频率
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_cur_freq
# 如果需要实时监测 CPU 的频率，运行以下命令：
watch grep \"cpu MHz\" /proc/cpuinfo
# 查看当前 CPU 可以使用的策略
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_available_governors
# 查看当前 CPU 采样率（采样率决定调速器多久进行一次检查并调整CPU频率）
cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/ondemand/sampling_down_factor

cppupower

cpupower 的配置文件位于 /etc/default/cpupower。此配置文件由 /usr/lib/systemd/scripts/cpupower 中的 bash 脚本读取，而该脚本由 systemd 通过 cpupower.service 激活。若要在计算机启动时自动启动 cpupower

# cpupower 语法格式
# 操作对象：表示需要操作的内核，默认"-c 0"，"-c all"表示对当前CPU所有内核进行操作
# frequency-info 表示只是查看信息，frequency-set 表示将对 CPU 进行设置
# 操作：当前一个参数是 frequency-info 时，没有操作参数；当前一参数为 
#     frequency-set 时，可以使用"set 策略"或"set 指定频率"来操作内核
cpupower [操作对象] <frequency-info / frequency-set> [操作]

1. cpupower frequency-info
# 用于查看 CPU 核心频率信息
# 语法格式
cpupower [选项] frequency-info
### 例子
# 查看 CPU 主频信息，默认是"-c 0"
cpupower frequency-info
# 查看当前 CPU 的全部主频信息
cpupower -c all frequency-info

2. cpupower frequency-set
# 用于设置 CPU 频率 或 所使用的策略
# 语法格式
cpupower [选项] frequency-info [参数]
# 设置当前 CPU 为节能模式
cpupower -c all frequency-set -g powersave
# 运行以下命令设置最大时钟频率（clock_freq 为时钟频率，单位为：GHz, MHz）：
cpupower frequency-set -u clock_freq
# 运行以下命令设置最小时钟频率：
cpupower frequency-set -d clock_freq
# 运行以下命令设置运行于指定频率：
cpupower frequency-set -f clock_freq
# 如果需要指定特定的调速器，运行以下命令：
cpupower frequency-set -g governor

# 设置 cpupower 开机自启
systemctl enable cpupower.service

cpufrequtils

略

2. GPU

GPU

# 查看电脑硬件——GPU
lspci 
lspci | grep -i nvidia  # 英伟达显卡
nvidia-smi              # 英伟达显卡

2. 硬盘

即使是到了现在，SmartMontools依旧是一款比较流行的硬盘检测工具

# Arch 上安装 SmartMontools
yay -q smartmontools
# 其它，前往官网下载相应的软件包
# https://sourceforge.net/projects/smartmontools/files/smartmontools/7.3/smartmontools-7.3.tar.gz/download
# 下载后进行解压和安装,注意不要直接复制下面的命令，可能版本不同
wget https://sourceforge.net/projects/smartmontools/files/smartmontools/7.3/smartmontools-7.3.tar.gz/download
tar zxvf smartmontools-7.3.tar.gz 
cd smartmontools-7.3
./configure
make
sudo make install

# 开始进行检测.`-i`测试主办和硬盘是否支持 smart 技术，能打印出一堆东西就成功了
sudo smartctl -i /dev/sda 
sudo smartctl -i /dev/sda1
# 选项`-A`显示的是检测道德硬盘数据部分
sudo smartctl -A /dev/sda1

查看硬盘的数据、类型等信息

# 查看电脑硬件——硬盘
lsblk
df -a              # 查看使用率
df  /dev/sda1   # 查看单一分区的使用率
sudo fdisk -l     # 同查看，信息更详细

# 查看某个文件使用的数据块
du        # disk usage，逐级进入指定目录

3. 内存

# 监控 真实内存 使用情况
free
# 监控 虚拟 内存使用情况(Virtual Meomory Statistics)
vmstar
# 如果还想检测得更仔细，可以用第三方工具，书上推荐：memtest86

4. 磁盘管理

fdisk cfdisk lsblk
mount umount findmnt blkid partx /etc/fstab
df mkfs mkfswap fsck vmstat
iostat mkisofs sync

dd

硬盘命名方式

/dev/sda: sd 指 SCSI 硬盘，用a,b,c,d,e等代表第几块

/dev/hda: hd 指 IDE 硬盘，...

/dev/sda1: 最后的数字是指在这块硬盘上的第几个分区

配置硬盘

# /etc/fstab 用于定义磁盘分区，各种其他块设备或远程文件系统应如何装入文件系统
cat /etc/fstab    # 查看本机的fstab文件
### 部分显示信息
# /dev/sda1
UUID=d3ea83a0-a67a-44ed-9020-3ad52fce3544       /home           ext4            rw,relatime     0 2

其基本书写规则为：
<file system>    <dir>    <type>    <options>    <dump>    <pass>
# 更详细的介绍请查看:
# https://wiki.archlinux.org/title/Fstab_(%E7%AE%80%E4%BD%93%E4%B8%AD%E6%96%87)
# 为设备持久化命名，最好使用 UUID,这是每个硬盘分区的唯一名字
lsblk -f           # 查看磁盘设备的 UUID
blkid /dev/sda1    # 查看磁盘设备的 UUID

为系统永久添加一个硬盘

# 检查系统已添加但未挂载的硬盘
sudo fdisk -l     # 假设 /dev/sdb 未挂载
# 转化硬盘类型
parted /dev/sdb
(parted)mktable             #输入mktable
New disk label type? gpt    #输入gpt 将磁盘类型转换为gpt 如磁盘有数据会警告，输入yes即可
quit     
# 划分分区并选定文件系统
sudo cfdisk /dev/sdb
# cfdisk 是一个好用的半图形化的程序,这里假设将整个硬盘划分为一个分区 /dev/sdb1
# 根据需求划分分区，type 一般为 Linux file system
# 格式化硬盘，一般可选 ext4,如果有需求可以选其他
mkfs.etx4 /dev/sdb1
# 建个目录，作为挂载点
mkdir /home/guyan/movic
mount /dev/sdb1 /home/guyan/movic
# 查看硬盘的UUID
blkid /dev/sdb1
# 修改 /etc/fstab，参考上面的 配置硬盘
sudo vim /etc/fstab
### 例如，添加
# /dev/sdb1
UUID=cb279989-9ef6-4cb9-ab31-656c18f40849    /home/guyan/movic       ext4            rw,relatime     0 2

5. 优化系统硬盘

• 删除无用文件

• 整理磁盘碎片。最好的方法是做一个完整的备份之后，重新格式化分区

• 调整硬盘参数。在 RedHat 上可以试试 hdparm，但无论是服务器还是本机，我的建议都是：没有保存重要 文件的条件下，不要尝试

6. 网卡

这部分内容放在 第十章网络服务中讲述

参考

• CPU frequency scaling (简体中文) - ArchWiki

• cpupower命令 – 调整CPU主频参数 – Linux命令大全(手册)