Linux进程管理和计划任务

进程管理篇

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：第一个进程

父子关系

进程：都由其父进程创建，CoW

fork(), clone()

进程优先级

系统优先级：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

0-98，99（CentOS6）

实时优先级:99-0：值最大优先级最高

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)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

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

前台进程：跟终端相关，通过终端启动的进程

注意：两者可相互转化

进程状态：

运行态：running

就绪态：ready

睡眠态：

可中断：interrup table

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

IO-Bound：IO密集型，交互

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：以树状的方式显示进程

pstree-display a tree of processes

-p 显示进程编号

示例:

以树状可以很清晰看见进程跟进程之间的关系

连进程编号一起显示

ps命令: process state 显示进程状态

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

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（EffectiveUser）、ruser（RealUser）

示例1:ps的常用选项使用

VSZ:许诺使用内存

RSS:实际使用内存

示例2：指定查看相关的进程信息

假设wan用户在修改密码，此时passwd会用到SUID的权限

此时用root账号查看账号可以看见,此处可以看euser是root，ruser是wan，此处体现了SUID的作用了

假如只通过ps直接查看该进程的时候，只会显示euser的用户，但是该进去实际用户是wan

进程管理工具

VSZ: Virtual memory SiZe，虚拟内存集，线性内存,许诺使用内存,

RSS: ReSidentSize, 常驻内存集,实际使用内存

STAT：进程状态

R：running 正在运行

S: interrup table sleeping

D: uninterrup table 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

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

进程优先级分类

ni: nice 值，普通优先级，值越低优先级越高

pri: priority 优先级，进程优先级，数值越大优先级越高

psr: processor CPU编号

rtprio: 实时优先级

CentOS 6优先级关系对应表,越左边的优先级越高，越右边的优先级越低

CentOS 4和5优先级关系对应表,越左边的优先级越高，越右边的优先级越低

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

示例：搜索指定进程

按确切的程序名称：/sbin/pidof

pidof bash

示例：搜索指定进程的pid

uptime命令

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

系统平均负载:（1、5、10分钟的平均负载，一般不会超过1）

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。

top命令：

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

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

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

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

htop命令：需从Fedora-EPEL源安装

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

F1-F10选项

F3直接搜索进程

F9发送kill命令，默认级别是15

vmstat命令：查看虚拟内存信息

vmstat [options] [delay [count]]

-s 内存信息汇总

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.

示例1：vmstat 2 5 两秒一次，显示5次

示例2：查看内存汇总信息

示例3：dd if=/dev/sda of=/dev/null 测试硬盘读数据，并且监控

可以看见io bi暴增，假如系统的io值过高，这个时候就需要查看是系统哪个进程占用大量的io了

示例4：dd if=/dev/zero of=f1 测试硬盘写数据，并且监控

可以看见io bo暴增，假如系统的io值过高，这个时候就需要查看是系统哪个进程占用大量的io了

注意：示例3和示例4都是测试磁盘吞吐量

如果io比较大，可以看看是哪个程序产生那么大的io,磁盘io太大的话会带来系统的负载偏大

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；

示例：pmap 1

另外一种实现：

cat /proc/PID/maps

glances命令：glances – A cross-platform curses-based monitoring tool （EPEL源安装）

glances [-bdehmnrsvyz1] [-B bind] [-c server] [-C conffile] [-p port] [-P password] [–password] [-t refresh] [-f file] [-o output]

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

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 hddtempstats

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

示例1：通过glances观察网络流量

此刻向10.1.156.68的主机发送大量的ping包

可以看见eth0的接口的流量飙升

示例2：通过c/s模式监控网络流量

首先服务端开启glances服务

从客服端开启监控服务

已经链接上了

这个时候从一个端口向服务端发送大流量包，然后再观察流量，可以看见网络流量有明显的变化

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

示例：用dstat监控网络流量

当网络端口接收到流量的时候，net的监控端的流量会发生明显的变化

kill命令：

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

15) SIGTERM：终止正在运行的进程

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…

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

示例1：正常关闭掉进程

kill命令指定进程号杀掉进程，默认的级别是15

此时此进程已经被杀掉

示例2：强制杀掉某进程（进程可以使用pkill -9 -t pts/1 等直接杀掉哦）

现在要杀掉此进程

查看此进程的pid号码

正常的15信号会发现是杀不死此进程

发送强制信号9杀死进程，发现此进程已经被杀死

示例3：杀死所有的指定进程

示例4：杀死指定匹配的进程

Linux作业管理篇

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

(2) 尚未启动的作业：COMMAND &

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 （此处可以查看Linux入门帮助篇screen的用法）

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；

前台运行、后台运行、后台休眠关系图

示例1：把前台进程转到后台运行，并且把它关闭

在命令后面加上&符号，把进程转到后台运行，下图可以看见，开始会提示[1] 3193表示他的pid号和jobs的编号，

然后在中间输入了ctrl+c的信号，但是程序并没有停止下来

如果上面的jobs号被刷掉的话，此时可以快速输入jobs命令，会显示jobs 1正在运行，然后再执行fg加指定jobs编号把命令调回来前台执行，然后按ctrl+c终止掉命令

示例2：把程序调到后台休眠状态,然后再把程序调回去后台运行

如果向程序继续在调后台执行，则输入bg加jobs num

示例3：通过kill命令对后台命令进程操作

kill第18级命令，唤醒后台的休眠的做工，让其继续在后台运行

kill第19号命令，让程序进入后台休眠状态

并行同时运行多个进程，提高效率

正常来说，同时执行几个命令，他们应该是按照顺序执行，一个完成后再执行另外以一个

同时运行多个程序的方法：

(f1.sh&);(f2.sh&);(f3.sh&)

{ f1.sh& f2.sh& f3.sh& }

示例：同时运行多个程序

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）

普通用户能把自己运行的程序的优先级调低，但是不能调高

nice命令：只能够指定未开始执行的程序

nice [OPTION] [COMMAND [ARG]…]

renice命令：对已经正在进行的程序重新分配其优先级

renice [-n] priority pid…

查看：

ps axo pid,comm,ni

示例1：调高某程序的优先级

ping程序的默认ni优先级只有0

nice -10 指定该命令优先级为10

ps axo指定查看其优先级，可以看见优先级已经改变

如果需要改其优先级为负数的话，则输入–

可以看见此时已经是负数的优先级

示例2：重新修改某程序优先级

任务计划

Linux任务计划、周期性任务执行

未来的某时间点执行一次任务：

batch：系统自行选择空闲时间去执行此处指定的任务

周期性运行某任务:

cron

at任务

包：at

at命令：at [option] TIME

常用选项：

-V 显示版本信息:

-l: 列出指定队列中等待运行的作业；相当于atq

-d: 删除指定的作业；相当于atrm

-c: 查看具体作业任务

-f /path/from/somefile：从指定的文件中读取任务

-m:当任务被完成之后，将给用户发送邮件，即使没有标准输出

注意：作业执行命令的结果中的标准输出和错误以邮件通知给相关用户

TIME:定义出什么时候进行at 这项任务的时间

[YYYY-mm-dd]

noon, midnight, teatime（4pm）

tomorrow

now+#{minutes,hours,days, OR weeks}

示例:

HH:MM 02:00

在今日的HH:MM 进行，若该时刻已过，则明天此时执行任务

HH:MM YYYY-MM-DD 04:00 2016-09-20

规定在某年某月的某一天的特殊时刻进行该项任务

HH:MM[am|pm] [Month] [Date]

04pm March 17

17:20 tomorrow

HH:MM[am|pm] + number [minutes|hours|days|weeks]

在某个时间点再加几个时间后才进行该项任务

now + 5 minutes

04pm + 3 days

at任务执行方式：

1）交互式 2）输入重定向 3）at –f 文件

依赖与atd服务,需要启动才能实现at任务

at队列存放在/var/spool/at目录中

/etc/at.{allow,deny}控制用户是否能执行at任务

白名单：/etc/at.allow 默认不存在，只有该文件中的用户才能执行at命令

黑名单：/etc/at.deny 拒绝该文件中用户执行at命令，而没有在at.deny 文件中的使用者则可执行

如果两个文件都不存在，只有root 可以执行at 命令

示例1:新建一个计划任务

在17:52分，执行命令echo hello world,但是我们并没有看见有任务，原来是因为echo hello world是标准输出，有标准输出的计划任务，都会以发邮件显示，所以这一点需要注意。

示例2：添加白名单控制，指定某用户才能执行at任务

可以看见，在白名单里面添加了wan的用户，此用户可以执行at计划任务，但是wan2用户不在白名单里面，所以执行at命令的时候就会提示权限不够。

示例3：重定向脚本到at任务里面

周期性任务计划cron

Linux进程管理和计划任务

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