进程管理

1.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()

2.进程的基本状态
创建状态：进程在创建时需要申请一个空白PCB(process control block进程控制块)，向其中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。如果创建工作无法完 成，比如资源无法满足，就无法被调度运行，把此时进程所处状态称为创建状态
就绪状态：进程已准备好，已分配到所需资源，只要分配到CPU就能够立即运行
执行状态：进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态
阻塞状态：正在执行的进程由于某些事件（I/O请求，申请缓存区失败）而暂时无法运行，进程受到阻塞。在满足请求时进入就绪状态等待系统调用
终止状态：进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态。无法再执行

3.状态之间转换六种情况
运行——>就绪：1，主要是进程占用CPU的时间过长，而系统分配给该进程占 用CPU的时间是有限的；2，在采用抢先式优先级调度算法的系统中,当有更高 优先级的进程要运行时，该进程就被迫让出CPU，该进程便由执行状态转变为 就绪状态。
就绪——>运行：运行的进程的时间片用完，调度就转到就绪队列中选择合适 的进程分配CPU
运行——>阻塞：正在执行的进程因发生某等待事件而无法执行，则进程由执 行状态变为阻塞状态，如发生了I/O请求
阻塞——>就绪:进程所等待的事件已经发生，就进入就绪队列
以下两种状态是不可能发生的：
阻塞——>运行：即使给阻塞进程分配CPU，也无法执行，操作系统在进行调 度时不会从阻塞队列进行挑选，而是从就绪队列中选取
就绪——>阻塞：就绪态根本就没有执行，谈不上进入阻塞态

4.进程优先级
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)

5.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
TLB:Translation Lookaside Buffer 翻译后备缓冲器,用于保存虚拟地址和物理地址映射关系的缓存 IPC: Inter Process Communication ：进程间通信
同一主机: signal:信号 shm: shared memory ：共享内存 semaphore:信号量，一种计数器
不同主机：socket: IP和端口号 RPC: remote procedure call ：远程过程调用协议 MQ：消息队列，Kafka，ActiveMQ

6. 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：interruptable 不可中断：uninterruptable
停止态：stopped,暂停于内存，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

7.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
pstree命令： pstree – display a tree of processes
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, pnohu
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

8.查看进程ps
ps [OPTION]…
支持三种选项：
UNIX选项 如-A -e
BSD选项 如a
GNU选项 如–help
选项：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 选项显示进程树,相当于 –forest
• k | sort 属性 对属性排序,属性前加- 表示倒序
• o 属性… 选项显示定制的信息 pid、cmd、%cpu、%mem
• L 显示支持的属性列表
ps常见选项
-C cmdlist 指定命令，多个命令用，分隔
-L 显示线程
-e: 显示所有进程，相当于-A
-f: 显示完整格式程序信息
-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
-u userlist 指定有效的用户ID或名称
-U userlist 指定真正的用户ID或名称
-g gid或groupname 指定有效的gid或组名称
-G gid或groupname 指定真正的gid或组名称
-p pid 显示指pid的进程
–ppid pid 显示属于pid的子进程
-M 显示SELinux信息，相当于Z

ps输出属性
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
L：内存分页并带锁
N：低优先级进程
查看当前终端所有作业：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
并行运行
同时运行多个进程，提高效率
方法1 vim all.sh f1.sh& f2.sh& f3.sh&
方法2 (f1.sh&);(f2.sh&);(f3.sh&)
方法3 { f1.sh& f2.sh& f3.sh& }

21.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
at
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
HH:MM [YYYY-mm-dd]
noon, midnight, teatime（4pm）
tomorrow
now+#{minutes,hours,days, OR weeks}

at时间格式
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 02:00 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
02pm + 3 days

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 默认存在，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

周期性任务计划cron
周期性任务计划：cron
相关的程序包：
cronie: 主程序包，提供crond守护进程及相关辅助工具
cronie-anacron：cronie的补充程序，用于监控cronie任务执行状况，如 cronie中的任务在过去该运行的时间点未能正常运行，则anacron会随后启动一次此任务
crontabs：包含CentOS提供系统维护任务

确保crond守护处于运行状态：
CentOS 7: systemctl status crond
CentOS 6: service crond status
计划周期性执行的任务提交给crond，到指定时间会自动运行
系统cron任务：系统维护作业 /etc/crontab
用户cron任务：crontab命令
日志：/var/log/cron

系统cron任务:/etc/crontab
注释行以 # 开头
详情参见 man 5 crontab
# Example of job definition:
# .—————- minute (0 – 59)
# | .————- hour (0 – 23)
# | | .———- day of month (1 – 31)
# | | | .——- month (1 – 12) OR jan,feb,mar,apr …
# | | | | .—- day of week (0 – 6) (Sunday=0 or 7) OR sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat
# | | | | |
# * * * * * user-name command to be executed
例如：晚上9点10分运行echo命令 10 21 * * * centos /bin/echo “Howdy!”

时间表示法：
• (1) 特定值 给定时间点有效取值范围内的值
• (2) * 给定时间点上有效取值范围内的所有值 表示“每…”
• (3) 离散取值 #,#,#
• (4) 连续取值 #-#
• (5) 在指定时间范围上，定义步长
/#: #即为步长

时间格式
@reboot Run once after reboot
@yearly 0 0 1 1 *
@annually 0 0 1 1 *
@monthly 0 0 1 * *
@weekly 0 0 * * 0
@daily 0 0 * * *
@hourly 0 * * * *
示例：每3小时echo和wall命令
0 */3 * * * centos /bin/echo “howdy”;/usr/bin/wall “welcome to Magedu!”

系统的计划任务:
/etc/crontab /etc/cron.d/ 配置文件
/etc/cron.hourly/ 脚本
/etc/cron.daily/ 脚本
/etc/cron.weekly/ 脚本
/etc/cron.monthly/ 脚本

anacron系统
运行计算机关机时cron不运行的任务，CentOS6以后版本取消anacron服务，由 crond服务管理
对笔记本电脑、台式机、工作站、偶尔要关机的服务器及其它不一直开机的系统很重要对很有用 配置文件：/etc/anacrontab，负责执行/etc/ cron.daily /etc/cron.weekly /etc/cron.monthly中系统任务。
• 字段1：如果在这些日子里没有运行这些任务……
• 字段2：在重新引导后等待这么多分钟后运行它
• 字段3：任务识别器，在日志文件中标识
• 字段4：要执行的任务
由/etc/cron.hourly/0anacron执行
当执行任务时，更新/var/spool/anacron/cron.daily 文件的时间戳

管理临时文件
CentOS6使用/etc/cron.daily/tmpwatch定时清除临时文件
CentOS7使用systemd-tmpfiles-setup服务实现
配置文件：
/etc/tmpfiles.d/*.conf
/run/tmpfiles.d/*.conf
/usr/lib/tmpfiles/*.conf

/usr/lib/tmpfiles.d/tmp.conf
d /tmp 1777 root root 10d
d /var/tmp 1777 root root 30d
命令：
systemd-tmpfiles –clean|remove|create configfile

用户计划任务
crontab命令定义
每个用户都有专用的cron任务文件： /var/spool/cron/USERNAME
crontab命令：
crontab [-u user] [-l | -r | -e] [-i]
-l: 列出所有任务
-e: 编辑任务
-r: 移除所有任务
-i：同-r一同使用，以交互式模式移除指定任务
-u user: 仅root可运行，指定用户管理cron任务
如：新建计划任务
crontab -e 在打开的窗口编辑计划任务，格式同上，注：无需写用户名
控制用户执行计划任务：
/etc/cron.{allow,deny}

at和crontab
一次性作业使用 at
重复性作业使用crontab
Create： at time crontab -e
List： at -l crontab -l

Details：   at -c jobnum    N/A

Remove： at -d jobnum crontab -r

Edit：        N/A                  crontab -e

没有被重定向的输出会被邮寄给用户

根用户能够修改其它用户的作业

注意：运行结果的标准输出和错误以邮件通知给相关用户

(1) COMMAND > /dev/null

(2) COMMAND &> /dev/null

对于cron任务来讲，%有特殊用途；如果在命令中要使用%，则需要转义，将% 放置于单引号中，则可不用转义

如： 43 16 5 5 * touch /data/`date +\%F.txt`

思考：

(1) 如何在秒级别运行任务？

* * * * * for min in 0 1 2; do echo “hi”; sleep 20; done

(2) 如何实现每7分钟运行一次任务?

sleep命令：

sleep NUMBER[SUFFIX]…

SUFFIX:

s: 秒, 默认   m: 分   h: 小时   d: 天

22.其他

（1）pri值越大，优先级越高

NI值越小，优先级越高

（2）后台运行—>后台休眠：killall -19 CMD

后台休眠—>后台运行：killall -18 CMD

（3）时间总不正确，设置自动同步时间

For Centos7

①ntpdate 172.20.0.1

②vim /etc/chrony.conf

server 172.20.0.1 iburst

③systemctl enable chrony

④systemctl start chrony

For Centos6

①ntpdate 172.20.0.1

②vim /etc/ntp.conf

③server 172.20.0.1 iburst

④chkconfig ntpd on

⑤service ntpd start

（4）在计划任务的脚本中，建议将输出重定向到/dev/null,以免增加无用邮件