Shell编程实战教程

概述

编写CPU占用TOP10进程监控脚本

教学目标

通过本课程，你将学会：

理解Linux进程管理的基本概念

掌握ps、top等系统监控命令的使用

学习Shell脚本的数据处理和排序技巧

编写实用的系统监控脚本

1. 核心命令介绍

2. ps命令输出格式解析

$ ps aux
USER  PID  %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY  STAT START   TIME COMMAND
root    1   0.0  0.2 169416 10240 ?    Ss   08:00   0:01 /sbin/init

重要字段说明：

%CPU：CPU占用百分比（第3列）

%MEM：内存占用百分比（第4列）

COMMAND：进程命令（最后一列）

编写思路

使用 ps aux 命令获取所有进程的详细信息，包括CPU占用率。

使用 grep -v 或 sed 去除ps命令输出的表头行。

使用 sort -k3 -rn 按第3列（%CPU）进行数值逆序排序。

使用 head -10 获取排序后的前10条记录。

使用 awk 提取并格式化需要的字段，使输出更清晰。

方案一：基础版（使用ps命令）

#!/bin/bash
# CPU占用TOP10进程监控脚本 - 基础版

echo "=========================================="
echo "      CPU占用TOP10进程列表"
echo "=========================================="
echo ""

ps aux | grep -v "PID" | sort -k3 -rn | head -10 | \
awk '{printf "%-10s %8s %8s %s\n", $2, $3"%", $4"%", $11}'

方案二：增强版（带表头和时间戳）

#!/bin/bash
# CPU占用TOP10进程监控脚本 - 增强版

echo "=========================================="
echo "      CPU占用TOP10进程列表"
echo "  时间: $(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')"
echo "=========================================="
printf "%-10s %-10s %-10s %-30s\n" "PID" "CPU%" "MEM%" "COMMAND"
echo "----------------------------------------"

ps aux | grep -v "PID" | sort -k3 -rn | head -10 | \
awk '{printf "%-10s %-10s %-10s %-30s\n", $2, $3"%", $4"%", $11}'

echo "=========================================="

方案三：专业版（使用top命令）

#!/bin/bash
# CPU占用TOP10进程监控脚本 - 专业版

echo "=========================================="
echo "      CPU占用TOP10进程列表"
echo "  时间: $(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')"
echo "  主机: $(hostname)"
echo "=========================================="
printf "%-10s %-10s %-10s %-10s %-30s\n" "PID" "USER" "CPU%" "MEM%" "COMMAND"
echo "----------------------------------------"

# 使用top命令批处理模式获取一次数据
top -b -n 1 | grep -E "^ *[0-9]+" | sort -k9 -rn | head -10 | \
awk '{printf "%-10s %-10s %-10s %-10s %-30s\n", $1, $2, $9"%", $10"%", $12}'

echo "=========================================="

1. 管道符的使用

管道符 | 将前一个命令的输出作为后一个命令的输入，实现命令链式处理。
                    ps aux | sort | head

2. sort命令参数详解

-k3：按第3列排序

-r：reverse，逆序排序（从大到小）

-n：numeric，按数值排序（而非字符串）

3. awk格式化输出

# printf格式化输出
awk '{printf "%-10s %8s\n", $2, $3}'

# 格式说明：
# %-10s：左对齐，宽度10的字符串
# %8s：右对齐，宽度8的字符串
# $2, $3：引用第2列和第3列

4. grep过滤技巧

# 排除表头行（包含"PID"）
ps aux | grep -v "PID"

# 只保留进程行（以数字开头）
top -b -n 1 | grep -E "^ *[0-9]+"

重要注意事项

最终完整脚本（推荐版本）

#!/bin/bash
##############################################
# 脚本名称：cpu_top10.sh
# 功能描述：监控并显示CPU占用最高的前10个进程
# 作者：Linux系统管理员
# 创建日期：2025-10-21
##############################################

# 清屏（可选）
# clear

# 打印标题
echo "=========================================="
echo "      CPU占用TOP10进程监控"
echo "=========================================="
echo "主机名: $(hostname)"
echo "监控时间: $(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')"
echo "=========================================="
echo ""

# 打印表头
printf "%-8s %-12s %-8s %-8s %-40s\n" \
       "排名" "PID" "CPU%" "MEM%" "进程命令"
echo "--------------------------------------------------------------------------------"

# 获取并显示TOP10进程
ps aux | grep -v "PID" | sort -k3 -rn | head -10 | \
awk '{printf "%-8d %-12s %-8s %-8s %-40s\n", NR, $2, $3"%", $4"%", $11}'

echo "================================================================================"
echo "说明：CPU%和MEM%为进程占用的百分比"
echo "================================================================================"

使用方法

vi cpu_top10.sh
# 或者
nano cpu_top10.sh

chmod +x cpu_top10.sh

./cpu_top10.sh

# 或者绝对路径
/path/to/cpu_top10.sh

# 编辑crontab
crontab -e

# 每5分钟执行一次，并记录到日志
*/5 * * * * /path/to/cpu_top10.sh >> /var/log/cpu_monitor.log 2>&1

扩展练习

修改为内存TOP10：将排序列改为第4列（%MEM）

添加告警功能：当CPU超过80%时发送邮件通知

输出到文件：将结果保存到日志文件，便于历史追溯

交互式选择：让用户选择查看CPU还是内存TOP10

彩色输出：使用ANSI颜色代码美化输出

学习总结

本课程核心知识点：
                    
                        掌握了ps、sort、awk、head等命令的组合使用
                        理解了管道符在命令链中的作用
                        学会了数值排序和格式化输出
                        编写了实用的系统监控脚本
                    
                    记住：Shell脚本的强大之处在于命令的组合和数据的流式处理！