Linux进程管理

进程管理

    进程概念

     内核的功用：进程管理、文件系统、网络功能、内存管理、驱动程序、 安全功能等

     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

     进程创建：

    init（centos6）：第一个进程

    父子关系

    systemd（centos7 ）

    父子进程

    进程：都由其父进程创建， COW

    fork(), clone()

    

    

    进程优先级

     进程优先级：

    系优先级： 数字越小，优先级越高

    0-139（ CentOS4,5）

    各有140个运行队列和过期队列

    当进程发出请求使用cpu时，会按先后顺序或者系统优先级大小，在运行队列中等候。由于cup并非将全部时间分配给一个进程使用，而是将单位时间分为多个片段，然后按进程的优先级或多或少分配，当一个进程使用完所分配的时间，但是进程还没有完全结束，就会按顺序进入过时队列；当cpu完成所有运行队列的进程是，就会讲过时队列变为运行队列，再次运行，直至进程结束。

    0-98， 99（ CenOS6）

    实时优先级: 99-0：值最大优先级最高

    Nice值： -20， 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)线性, O(n^2)抛物线, O(2^n)

    

    进程相关概念

     进程内存：

    Page Frame: 页框，用存储页面数据，存储Page 4k

    如同磁盘一样，内存并不会应内存要多少空间，就会讲整段连续空间分配给进程，内存会事先将内存如磁盘一样分block，而内存则成为page frame页框，进程需要多大的空间，内存将会按其所需分配相应数量的页框，或连续或不连续，然后标记其位置，cup会按位置调用指定地址的内存内容

    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

     IPC: Inter Process Communication

    同一主机上

    signal

    shm: shared memory

    semophore 信号量，一种计数器

    不同主机上：

    rpc: remote procedure call

    socket: IP和端口号

    进程状态

     Linux内核：抢占式多任务

     进程类型：

    守护进程: daemon,在系统引导过程中启动的进程， 和终端无关进程（一般标记为？）

    前台进程：跟终端相关，通过终端启动的进程（一般标记其终端类型与终端号）

    注意：两者可相互转化

    [root@www ~]# ps aux |head

    USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND

    root      2107  0.0  0.4  52976  4744 ?        S    07:19   0:00 /usr/libexec/polkit-1/polkitd

    rtkit     2118  0.0  0.1 168456  1192 ?        SNl  07:19   0:01 /usr/libexec/rtkit-daemon

    root      2123  0.0  0.2 141788  2064 ?        S    07:19   0:00 pam: gdm-password

    root      3272  0.0  0.4 102084  4140 ?        Ss   14:07   0:01 sshd: root@pts/1,pts/0

    root      3276  0.0  0.1 108452  1900 pts/1   Ss+  14:07   0:00 -bash

    postfix   4608  0.0  0.3  80976  3404 ?        S    22:20   0:00 pickup -l -t fifo -u

    root      4674  0.0  0.1 108352  1816 pts/0   Ss   22:51   0:00 -bash

    root      4697  0.0  0.1 110248  1148 pts/0   R+   22:51   0:00 ps aux

    root      4698  0.0  0.0 100952   644 pts/0   S+   22:51   0:00 tail

     进程状态：

    运行态： running

    就绪态： ready

    睡眠态：

    可中断： interruptable

    不可中断： uninterruptable

    停止态： stopped,暂停于内存中，但不会被调度，除非手动启动

    僵死态： zombie，结束进程，父进程结束前，子进程不关闭

    系统管理工具

     进程的分类：

    CPU-Bound： CPU密集型，非交互

    如图形界面，比较耗cpu资源

    IO-Bound： IO密集型，交互

    如dd命令，cpu使用率低，但是磁盘IO高

     Linux系统状态的查看及管理工具： pstree, ps, pidof,

    pgrep, top, htop, glance, pmap, vmstat, dstat, kill,

    pkill, job, bg, fg, nohup

     pstree命令：

    pstree – display a tree of processes（以树形查看进程）

     ps: process state

    ps – report a snapshot of the current processes

    Linux系统各进程的相关信息均保存在/proc/PID目录下的各文件中

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    列举进程ps

     适用ps来查看进程信息

     ps [OPTION]…

     支持三种选项：

    UNIX选项 如-A -e

    BSD选项 如a

    GUN选项 如–help

    • 默认显示当前终端中的进程

    • a 选项包括所有终端中的进程

    • x 选项包括不链接终端的进程

    • u 选项显示进程所有者的信息

    • f 选项显示进程的父进程

    • o 属性… 选项显示定制的信息：

    pid、 comm、 %cpu、 %mem、 state、 tty、 euser、 ruser

    一般组合ps -aux 使用

    进程管理工具

     VSZ: Virtual memory SiZe，虚拟内存集，线性内存

     RSS: ReSident Size, 常驻内存集

     STAT：进程状态

    R： running

    S: interruptable sleeping

    D: uninterruptable sleeping

    T: stopped

    Z: zombie

    +: 前台进程

    l: 多线程进程

    N：低优先级进程

    <: 高优先级进程

    s: session leader，会话（子进程）发起者

    

    进程管理工具

     常用组合： -ef

    -e: 显示所有进程

    -f: 显示完整格式程序信息

     常用组合： -eFH

    -F: 显示更完整格式的进程信息

    -H: 以进程层级格式显示进程相关信息

     常用组合：自定义

    -eo pid,tid,class,rtprio,ni,pri,psr,

    pcpu,stat,comm

    axo stat,euid,ruid,tty,tpgid,sess,pgrp,ppid,

    pid,pcpu,comm

    进程管理工具

     ni: nice值  

    pri: priority，优先级  

    psr: processor, CPU编号  

    rtprio: 实时优先级

    搜索进程

     最灵活： ps 选项 | 其它命令

     按预定义的模式： pgrep

    pgrep [options] pattern

    -u uid: effective user，生效者

    -U uid: real user，真正发起运行命令者

    -t terminal: 与指定终端相关的进程

    -l: 显示进程名

    -a: 显示完整格式的进程名

    -P pid: 显示指定进程的子进程

     按确切的程序名称： /sbin/pidof

    $pidof bash

    系统工具

     uptime

    

    显示当前时间，系统已启动的时间、当前上线人数，系统平均负载（ 1、 5、 10分钟的平均负载，一般不会超过1）

     系统平均负载:

    指在特定时间间隔内运行队列中的平均进程数。

     如果每个CPU内核的当前活动进程数不大于3的话，那么

    系统的性能良好。 如果每个CPU内核的任务数大于5，那么这台机器的性能有严重问题。

     如果linux主机是1个双核CPU的话，当Load Average 为6的时候说明机器已经被充分使用了。

    （lscpu   可查看cpu情况）

    进程管理工具

     top：有许多内置命令：

    排序：

    P：以占据的CPU百分比,%CPU

    M：占据内存百分比,%MEM

    T：累积占据CPU时长,TIME+

    首部信息显示：

    uptime信息： l命令

    tasks及cpu信息： t命令

    cpu分别显示： 1 (数字)

    memory信息： m命令

    退出命令： q

    修改刷新时间间隔： s

    终止指定进程： k

    保存文件： W

    

    top命令

     栏位信息简介

    us：用户空间

    sy：内核空间

    ni：调整nice时间

    id：空闲

    wa：等待IO时间

    hi：硬中断

    si：软中断（模式切换）

    st：虚拟机偷走的时间

    进程管理工具

    栏位信息简介

    PID (Process Id):任务的进程ID

    PPID (Parent Process Pid):父任务的进程ID

    RUSER (Real User Name):任务的所有者真实名称

    UID (User Id):任务所有者ID

    USER (User Name):任务所有者名称

    GROUP (Group Name):任务所有者群组名

    TTY (Controlling Tty):终端

    PR (Priority):优先级

    %CPU (CPU usage):CPU使用率

    %MEM (Memory usage (RES)):内存使用率

    S (Process Status):进程状态

    TIME+ (CPU Time, hundredths):CPU时间，精确到秒

    进程管理工具

     选项：

    -d #: 指定刷新时间间隔，默认为3秒

    -b: 以批次方式

    -n #: 显示多少批次

     htop命令：需从Fedora-EPEL源安装

    http://172.16.0.1/fedora-epel/7/x86_64

    选项：

    -d #: 指定延迟时间；

    -u UserName: 仅显示指定用户的进程；

    -s COLUME: 以指定字段进行排序；

    子命令：

    s: 跟踪选定进程的系统调用；

    l: 显示选定进程打开的文件列表；

    a：将选定的进程绑定至某指定CPU核心；

    t: 显示进程树

     vmstat命令：虚拟内存信息

    vmstat [options] [delay [count]]

    vmstat 2 5（隔2秒显示一次一共显示5次）

    

     procs:

    r：等待运行的进程的个数，和核心数有关

    b：处于不可中断睡眠态的进程个数(被阻塞的队列的长度)

     memory：

    swpd: 交换内存的使用总量

    free：空闲物理内存总量

    buffer：用于buffer的内存总量

    cache：用于cache的内存总量

     swap:

    si：从磁盘交换进内存的数据速率(kb/s)

    so：从内存交换至磁盘的数据速率(kb/s)

     io：

    bi：从块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

     system：

    in: interrupts, 中断速率，包括时钟

    cs: context switch, 进程切换速率

     cpu：

    us:Time spent running non-kernel code

    sy: Time spent running kernel code

    id: Time spent idle. Linux 2.5.41前,包括IO-wait time.

    wa: Time spent waiting for IO. 2.5.41前，包括in idle.

    st: Time stolen from a virtual machine. 2.6.11前, unknown.

     选项：

    -s: 显示内存的统计数据

    

    pmap命令：进程对应的内存映射

     pmap [options] pid […]

    -x: 显示详细格式的信息；

    #pmap 1

    另外一种实现：

    # cat /proc/PID/maps

    

    glances命令： EPEL源

     glances [-bdehmnrsvyz1] [-B bind] [-c server] [-C conffile] [-p port] [-P

    password] [–password] [-t refresh] [-f file] [-o output]

     内建命令：

    a Sort processes automatically l Show/hide logs

    c Sort processes by CPU% b Bytes or bits for network I/O

    m Sort processes by MEM% w Delete warning logs

    p Sort processes by name x Delete warning and critical logs

    i Sort processes by I/O rate 1 Global CPU or per-CPU stats

    d Show/hide disk I/O stats h Show/hide this help screen

    f Show/hide file system stats t View network I/O as combination

    n Show/hide network stats u View cumulative network I/O

    s Show/hide sensors stats q Quit (Esc and Ctrl-C also work)

    y Show/hide hddtemp stats

     常用选项：

    -b: 以Byte为单位显示网卡数据速率

    -d: 关闭磁盘I/O模块

    -f /path/to/somefile: 设定输入文件位置

    -o {HTML|CSV}：输出格式

    -m: 禁用mount模块

    -n: 禁用网络模块

    -t #: 延迟时间间隔

    -1：每个CPU的相关数据单独显示

     C/S模式下运行glances命令

     服务模式：

    glances -s -B IPADDR

    IPADDR: 指明监听的本机哪个地址

     客户端模式：

    glances -c IPADDR

    IPADDR：要连入的服务器端地址

    dstat命令：系统资源统计

    

     dstat [-afv] [options..] [delay [count]]

    -c: 显示cpu相关信息

    -C #,#,…,total

    -d: 显示disk相关信息

    -D total,sda,sdb,…

    -g：显示page相关统计数据

    -m: 显示memory相关统计数据

    -n: 显示network相关统计数据

    -p: 显示process相关统计数据

    -r: 显示io请求相关的统计数据

    -s: 显示swapped相关的统计数据

    –tcp

    –udp

    –unix

    –raw

    –socket

     –ipc

    –top-cpu：显示最占用CPU的进程

    –top-io: 显示最占用io的进程

    –top-mem: 显示最占用内存的进程

    –top-latency: 显示延迟最大的进程

    kill命令：（默认是发15信号）

    向进程发送控制信号，以实现对进程管理

    显示当前系统可用信号： kill -l

    常用信号： man 7 signal

    1) SIGHUP: 无须关闭进程而让其重读配置文件

    2) SIGINT: 中止正在运行的进程；相当于Ctrl+c

    9) SIGKILL: 杀死正在运行的进程（强制退出）

    15) SIGTERM：终止正在运行的进程（正常退出）

    18) SIGCONT：继续运行

    19) SIGSTOP：后台休眠

    指定信号的方法：

    (1) 信号的数字标识； 1, 2, 9

    (2) 信号完整名称； SIGHUP

    (3) 信号的简写名称； HUP

    按PID： kill [-SIGNAL] pid …

    按名称： killall [-SIGNAL] comm…

    killall bash

    按模式： pkill [options] pattern

    -SIGNAL

    -u uid: effective user，生效者

    -U uid: real user，真正发起运行命令者

    -t terminal: 与指定终端相关的进程

    -l: 显示进程名

    -a: 显示完整格式的进程名

    -P pid: 显示父进程为此处指定的进程的进程列表

    作业管理

     Linux的作业控制

    前台作业：通过终端启动，且启动后一直占据终端；

    后台作业：可通过终端启动，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（前台到后台，在后台是休眠状态）

    (2) 尚未启动的作业： # COMMAND &

    将作业放置后台，作业会有两种状态    后台运行  与后台休眠；但是后台运行的作业有标准，有标准输出也会正常输出

     后台作业虽然被送往后台运行，但其依然与终端相关；退出终端，将关闭后台作业。如果希望送往后台后，剥离与终端的关系

    # nohup COMMAND & #screen;COMMAND

     查看所有作业：

    # jobs

     作业控制：

    # fg [[%]JOB_NUM]：把指定的后台作业调回前台；

    # 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；（18是继续在后台运行；19是放置在后台，停止状态）

    并行运行

    f1.sh ;f2.sh ;f3.sh    顺序运行

     同时运行多个进程，提高效率

     vi all.sh

    f1.sh&

    f2.sh&

    f3.sh&

    然后运行all.sh

     (f1.sh&);(f2.sh&);(f3.sh&)

     { f1.sh& f2.sh& f3.sh& } 无名函数

    进程优先级（让cpu多分配一点时间。然而并非所有程序提高优先级，就能更快工作，如ping，需要等待对方回应才能ping第二个包）

    普通用户只能讲优先级调大（nice优先级越大资源越少）

    

     进程优先级调整：

    静态优先级： 100-139

    进程默认启动时的nice值为0，优先级为120

    只有根用户才能降低nice值（提高优先性）

     nice命令：

    nice [OPTION] [COMMAND [ARG]…]

    nice -n {优先级} COMMAND

     renice命令：（运行状态下更改）

    renice [-n] priority pid…

     查看：

    ps axo pid,comm,ni

    

ps :搭配各种选项，可以详细查看当前系统运行的所有进程信息

pstree：以树形式，【搭配各种选型】查看当前系统所运行的大部分进程（可以直观地查看进程之间的父子关系）

uptime：现在的时间 、系统开机运转到现在经过的时间 、连线的使用者数量 、最近一分钟，五分钟和十五分钟的系统负载

没有更多选项，-V查看uptime版本号

vmstat：显示的项目比较少（procs、memory、swap、disk、cpu），但是直观

pmap：查看指定进程（pid）以及其所依赖的裤文件，内存映射。报告进程的地址空间和内存状态信息

top：比ps更加详细直观查看系统运行的状况，融合了ps、uptime、vmsta的功能，详尽列出系统各硬件当前运行状态，可执行kill命令（根据kill信号的不同，可对进程进行关闭，强制关闭，重启等操作），相应的比上边结束的工具所暂用系统资源大一点

htop：top的升级版（用户相对关注的信息会高亮），有用户交互的操作（ssh连接状态下）

glances（需要EPEL源）：与htop相同，但是比htop要耗系统资源

dstat：显示系统状况，不包括进程的监视，每秒刷新一次

kill：根于kill信号不同，对进程进行管理（不包括创建新进程）