Linux进程及作业管理

process

运行中的程序的一个副本，是被载入内存的一个指令集合
进程ID（Process ID，PID）号码被用来标记各个进程
UID、GID、和SELinux语境决定对文件系统的存取和访问权限，
通常从执行进程的用户来继承
存在生命周期

task struct：Linux内核存储进程信息的数据结构格式
task list：多个任务的的task struct组成的链表

进程和线程的区别

进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程。
1) 简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.
2) 线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。
3) 另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。
4) 线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。
5) 从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

进程创建

init：第一个进程
    父子关系
    进程都由其父进程创建
        fork(), clone()

进程优先级

系统优先级：数字越小，优先级越高
    0-139：
        1-99：实时优先级
        100-139：静态优先级
            数字越小，优先级越高
    nice值：-20到19，对应系统优先级100-139或99
Big O：时间复杂度，用时和规模的关系
    O(1), O(logn), O(n), O(n^2), O(2^n)

进程内存

Page Frame：页框，用存储页面数据，存储Page 4k
LRU：Least Recently Used 近期最少使用算法,释放内存物理地址空间和线性地址空间
MMU：Memory Management Unit负责转换线性和物理地址

进程之间的通信

我们知道在计算机网络体系当中，主机与主机之间通信，实质上是主机进程与主机进程之间的通信，也就是进程间的通信(IPC.Inter Process Communication).
    当两个进程在同一台主机上时：进程间通信科依靠signal(信号指令)、shm(shared memory共享内存空间)、semerphor(旗语，类似飞机起飞时的旗帜语言)来完成。
    当两个进程不在同一台主机上时：进程间通信可以依靠rpm(remote procedure call远程过程调用)、socket(套接字)

进程类型

根据进程与系统终端的关系可将进程分为：守护进程和前台进程
    守护进程：在系统引导过程中启动的进程，即跟终端无关的进程
    前台进程：跟终端相关，通过终端启动的进程，需要注意的是，也可以把前台启动的进程送往后台，以守护模式运行
根据进程占用资源的大小可以将进程分为：CPU密集型和IO密集型
    CPU密集型是对cpu占用率高的进程
    IO密集型是等待I/O时间长的进程

进程状态

1.Running(运行态)：正在运行当中的进程
2.ready：就绪态
3.睡眠态：sleeping
    可中断睡眠：interruptable
    不可终端睡眠：uninterruptable
4.停止态(Stopped)：暂停于内存中，但不会被调度，除非手动启动
5.僵死态(Zombie)：孤魂野鬼，找不到归宿，父进程不来收尸或父进程已经挂了

管理进程常用命令

pstree命令

pstree - display a tree of process

ps命令

report a snapshot of the current processes.
    三种选项风格：
        UNIX：必须带-
        BSD：必须无-
        GNU：长选项
    启动进程的方式：
        系统启动过程中自动启动：与终端无关的进程
        用户通过终端启动：与终端相关的进程
    选项：
        a：所有与终端相关的进程
        x：所有与终端无关的进程
        u：以用户为中心组织进程状态信息显示

        常用组合之一：aux
        每个字段的含义：
            USE：进程的发起者
            PID：进程ID
            %CPU：进程所占用的CPU百分比
            %MEM：进程所占用的内存百分比
            VSZ：进程所占用的虚拟内存空间大小
            RSS：进程所占用的实际内存空间大小
            TTY：此进程运行在哪个终端，pts/n表示远程终端，tty表示本地终端，?表示系统进程
            STAT：进程的状态
                R：Running态
                S：Interruptable，可中断睡眠
                D：Uninterruptable,不可终端睡眠
                T：Stopped，停止态
                Z：Zombie，僵死态
                s：Session leader，会话领导者
                +：前台进程
                l：多线程进程
                <：高优先级进程
                N：低优先级进程
            START：进程的启动时间
            TIME：进程实际占用的CPU时间
            COMMAND：触发此进程的命令程序

        -e：显示所有进程
        -f：显示完整格式的进程信息

        常用组合之二：-ef
        每个字段的含义：
            UID：进程的发起者
            PID：进程ID
            PPID：父进程的PID
            C：占用CPU的百分比
            STIME：进程的启动时间，从什么时候开始启动的
            TTY：进程在哪个终端运行
            TIME：进程实际花费的CPU时间
            CMD：触发此进程的命令

        -F：显示完整格式的进程信息
            C：cpu utilization
            PSR：运行于哪颗CPU
        -H：以层级结构显示进程的相关信息

        常用组合之三：-eFH

        常用组合之四：exo
            自定义要显示的字段
                常用的有pid,ni,ppid,command,pri,psr,pcpu,stat,tty,rtprio,euser,ruser...
                    ni：nice值
                    pri：priority，优先级
                    rtprio：real time priority，实时优先级

pgrep命令

look up or signal processes based on name and other attributes
pgrep [OPTIONS] pattern
    -U USER：只显示以指定用户身份运行的进程
    -t TERMINAL：与指定的终端相关的进程
    -l：显示进程名
    -a：显示完整格式的进程名
    -P pid：显示此进程的子进程

pkill命令

可以按照进程名称杀死进程
    -o：仅向找到的最小（起始）进程号发送信号； 
    -n：仅向找到的最大（结束）进程号发送信号； 
    -P：指定父进程号发送信号； -g：指定进程组； 
    -t：指定开启进程的终端。

pidof命令

根据指定的命令所启动的进程ID
    pidof PROGRAM

top命令

display Linux processes
常用选项：
    -d #：指明延迟时长，单位为秒
    -b：批次显示
    -n #：显示的批次数量
每一行代表的含义为：
第一行：
    1.当前的系统时间
    2.系统启动到现在所经过的时间
    3.当前已经登录到系统的用户
    4.系统在1,5,15分钟的平均负载，值越小表示系统越空闲
第二行：
    显示的目前进程的总量与个别程序在什么状态(running,sleeping,stopped,zombie)比较需要注意的是最后的zombie的那个数值，如果不是0就需要查看下是哪个进程处于僵尸状态
第三行：
    显示的是CPU的整体负载，如果是多核心的cpu，可以按下数字1来切换不同CPU的负载率
        us：user space用户空间所占用的CPU百分比
        sy：kernel，内核空间所占用的CPU百分比
        ni：改变过优先级的进程所占用的CPU百分比
        id：空闲CPU百分比
        wa：wait io，等待I/O所花费的时间
        hi：硬件中断所消耗的百分比
        si：软件终端所消耗的百分比
        st：被虚拟机偷走的百分比
第四行：表示物理内存空间的使用情况
第五行：表示交换分区的使用情况

子命令：
    P：以占据CPU百分比排序显示
    M：以占据内存百分比排序显示
    T：累计占用CPU时间排序显示
    l：是否显示负载均衡行
    t：是否显示进程摘要信息及CPU负载状态
    1：数字1，平均或单独显示CPU的负载状态
    m：是否显示内存相关的状态信息
    q：退出命令
    k：终止指定进程
    s：修改延迟时长

top下面的部分：
    PID：每个进程ID
    USER：进程所属的使用者
    PR：priority简写，进程的优先级，越小优先级越高
    NI：nice的简写，与Priority有关，也是越小越早被运行
    VIRT：进程需要的虚拟内存大小，而非使用的虚拟内存大小
    RES：进程当前使用的内存大小，不把包括swap
    SHR：进程与其他进程共享的内存大小
    S：进程的状态
    %CPU：进程所占用的CPU百分比
    %MEM：进程所占用的内存百分比
    TIME+：CPU使用时间的累加
    COMMAND：触发此进程的命令

uptime命令

显示系统时间、运行时长及平均负载
过去1分钟、5分钟和15分钟的平均负载
等待运行的进程队列的长度

htop命令

top升级版，默认情况下没有安装，需要配置EPEL源来进行安装
支持的选项：
    -d #：延迟时长
    -u USERNAME：仅显示指定用户的进程
    -s COLUMN：根据指定的字段进程排序
子命令：
    l：显示光标所在进程所打开的文件列表
    s：显示贯标所在进程执行的系统调用
    a：绑定进程到指定的CPU
    #：快速定位光标至PID为#的进程上

vmstat命令

Report virtual memory statistics
vmstat [options] [delay [count]]
    procs：进程相关
        r：等待运行的进程个数；队列长度
        b：处理不可中断睡眠状态的进程的个数
    memory：内存相关
        swpd：交换内存使用量
        free：物理内存空间使用量
        buffer：用于buffer的内存总量
        cache：用于cache的内存总量
    swap：交换分区相关
        si：数据进入swap的速率(kb/s)
        so：数据离开swap的速率(kb/s)
    io：I/O相关
        bi：从设备读入数据到系统的速率(kb/s)
        bo：保存数据至块设备的速率(kb/s)
    system：
        in：中断速率，每秒被中断的次数
        cs：进程切换的速率
    cpu：
        us：user space用户运行程序占用CPU的百分比
        sy：system用于运行内核占用CPU的百分比
        id：idle空闲CPU百分比
        wa：wait I/O花费时间
        st：被虚拟机偷走的百分比
常用选项：
    -s：显示内存的统计数据

pmap

进程对应的内存映射
    pmap [OPTIONS] pid [...]
        -x：显示详细格式
        示例：pmap 1
    另一种实现方式：
        cat /proc/PID/maps

系统监控工具

glances

A cross-platform curses-based monitoring tool 需要EPEL源
常用选项：
    -b：以Byte为单位显示网络数据速率
    -d：关闭磁盘I/O模块
    -m：关闭mount模块
    -n：关闭network模块
    -t #：刷新时间间隔
    -1：每个cpu的相关数据单独显示
    -o {HTML|CSV}：输出格式
    -f /PATH/TO/SOMEDIR：设定输出文件的位置

C/S模式下运行glances命令：
    服务模式：
        glances -s -B IPADDR

        IPADDR：本机的某地址，用于监听

    客户端模式：
        glances -c IPADDR

        IPADDR：是远程服务器的地址

dstat命令

versatile tool for generating system resource statistics
dstat [-afv] [options..] [delay [count]]
常用选项：
    -c, --cpu：显示cpu相关信息
        -C#,#,...,total
    -d, --disk：显示磁盘的相关信息
        -D sda,sdb,...,total
    -g：显示page相关的速率数据
    -m：Memory的相关统计数据
    -n：Interface的相关统计数据
    -p：显示process的相关统计数据
    -r：显示io请求的相关的统计数据
    -s：显示swapped的相关统计数据

    --tcp：显示tcp套接字的相关数据
    --udp：显示udp套接字的相关数据
    --raw：显示raw套接字的相关数据
    --socket：
    --ipc：显示进程间通信相关的速率数据

    --top-cpu：显示最占用CPU的进程
    --top-io：最占用io的进程
    --top-mem：最占用内存的进程
    --top-lantency：延迟最大的进程

管理进程

kill命令

terminate a process
用于向进程发送信号，以实现对进程的管理

显示当前系统可用信号：
    kill -l

    每个信号的表示方法有三种：
        1)信号的数字标识
        2)信号完整名称
        3)信号的简写名称

向进程发信号：
    kill [-s signal|-p] [-q sigval] [-a] [--] pid...
    常用信号：
        1)SIGHUP：无需关闭进程让其重读配置文件
        2)SIGINT：终止正在运行的进程，相当于Ctrl+c
        9)SIGKILL：强行杀死所指定的进程
        15)SIGTERM：终止一个进程，默认kill命令不跟选项则使用此选项
        18)SIGOUT：继续运行进程
        19)SIGSTOP：暂停进程，把进程放置于后台，相当于Ctrl+z

killall

终止一个进程
killall [-SIGNAL] program

作业管理

jobs命令

查看当前系统作业
    -l：显示进程ID
前台作业(foregroud)：通过终端启动，且启动后会一直占据终端
后台作业(backgroud)：可以通过终端启动，但启动后即转入后台运行(释放终端)

如何让作业运行于后台？
    (1)运行中的作业
        Ctrl+z
        注意：送往后台后，作业会转为停止态
    (2)尚未启动的作业
        # COMMAND &
        注意：此类作业虽然被送往后台，但其依然与终端相关；如果终端终止，与终端相关的进程将被终止；
            如果希望把送往后台的作业剥离与终端的关系
                # nohup COMMAND &

可实现作业控制的常用命令：
    fg [[%]JOB_NUM]：把后台作业调回前台
    bg [[%]JOB_NUM]：让送往后台的作业在后台继续运行
    kill %JOB_NUM：终止指定的作业

调整进程优先级

可通过nice值调整的优先级范围：100-139
    分别对应于：-20, 19

进程启动时，其nice值默认为0，其优先级为120

nice命令：
    以指定的nice值启动并运行命令
        nice [OPTION] [COMMAND [ARGU]...]
            选项：
                -n NICE

        注意：只有管理员才可调低nice值

renice命令：
    renice [-n] NICE PID...

查看Nice值和优先级：
    ps axo pid,ni,priority,command | grep COMMAND