Linux進程及作業管理

process

運行中的程序的一個副本，是被載入內存的一個指令集合
進程ID（Process ID，PID）號碼被用來標記各個進程
UID、GID、和SELinux語境決定對文件系統的存取和訪問權限，
通常從執行進程的用戶來繼承
存在生命周期

task struct：Linux內核存儲進程信息的數據結構格式
task list：多個任務的的task struct組成的鏈表

進程和線程的區別

進程和線程的主要差別在于它們是不同的操作系統資源管理方式。進程有獨立的地址空間，一個進程崩潰后，在保護模式下不會對其它進程產生影響，而線程只是一個進程中的不同執行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量，但線程之間沒有單獨的地址空間，一個線程死掉就等于整個進程死掉，所以多進程的程序要比多線程的程序健壯，但在進程切換時，耗費資源較大，效率要差一些。但對于一些要求同時進行并且又要共享某些變量的并發操作，只能用線程，不能用進程。
1) 簡而言之,一個程序至少有一個進程,一個進程至少有一個線程.
2) 線程的劃分尺度小于進程，使得多線程程序的并發性高。
3) 另外，進程在執行過程中擁有獨立的內存單元，而多個線程共享內存，從而極大地提高了程序的運行效率。
4) 線程在執行過程中與進程還是有區別的。每個獨立的線程有一個程序運行的入口、順序執行序列和程序的出口。但是線程不能夠獨立執行，必須依存在應用程序中，由應用程序提供多個線程執行控制。
5) 從邏輯角度來看，多線程的意義在于一個應用程序中，有多個執行部分可以同時執行。但操作系統并沒有將多個線程看做多個獨立的應用，來實現進程的調度和管理以及資源分配。這就是進程和線程的重要區別。

進程創建

init：第一個進程
    父子關系
    進程都由其父進程創建
        fork(), clone()

進程優先級

系統優先級：數字越小，優先級越高
    0-139：
        1-99：實時優先級
        100-139：靜態優先級
            數字越小，優先級越高
    nice值：-20到19，對應系統優先級100-139或99
Big O：時間復雜度，用時和規模的關系
    O(1), O(logn), O(n), O(n^2), O(2^n)

進程內存

Page Frame：頁框，用存儲頁面數據，存儲Page 4k
LRU：Least Recently Used 近期最少使用算法,釋放內存物理地址空間和線性地址空間
MMU：Memory Management Unit負責轉換線性和物理地址

進程之間的通信

我們知道在計算機網絡體系當中，主機與主機之間通信，實質上是主機進程與主機進程之間的通信，也就是進程間的通信(IPC.Inter Process Communication).
    當兩個進程在同一臺主機上時：進程間通信科依靠signal(信號指令)、shm(shared memory共享內存空間)、semerphor(旗語，類似飛機起飛時的旗幟語言)來完成。
    當兩個進程不在同一臺主機上時：進程間通信可以依靠rpm(remote procedure call遠程過程調用)、socket(套接字)

進程類型

根據進程與系統終端的關系可將進程分為：守護進程和前臺進程
    守護進程：在系統引導過程中啟動的進程，即跟終端無關的進程
    前臺進程：跟終端相關，通過終端啟動的進程，需要注意的是，也可以把前臺啟動的進程送往后臺，以守護模式運行
根據進程占用資源的大小可以將進程分為：CPU密集型和IO密集型
    CPU密集型是對cpu占用率高的進程
    IO密集型是等待I/O時間長的進程

進程狀態

1.Running(運行態)：正在運行當中的進程
2.ready：就緒態
3.睡眠態：sleeping
    可中斷睡眠：interruptable
    不可終端睡眠：uninterruptable
4.停止態(Stopped)：暫停于內存中，但不會被調度，除非手動啟動
5.僵死態(Zombie)：孤魂野鬼，找不到歸宿，父進程不來收尸或父進程已經掛了

管理進程常用命令

pstree命令

pstree - display a tree of process

ps命令

report a snapshot of the current processes.
    三種選項風格：
        UNIX：必須帶-
        BSD：必須無-
        GNU：長選項
    啟動進程的方式：
        系統啟動過程中自動啟動：與終端無關的進程
        用戶通過終端啟動：與終端相關的進程
    選項：
        a：所有與終端相關的進程
        x：所有與終端無關的進程
        u：以用戶為中心組織進程狀態信息顯示

        常用組合之一：aux
        每個字段的含義：
            USE：進程的發起者
            PID：進程ID
            %CPU：進程所占用的CPU百分比
            %MEM：進程所占用的內存百分比
            VSZ：進程所占用的虛擬內存空間大小
            RSS：進程所占用的實際內存空間大小
            TTY：此進程運行在哪個終端，pts/n表示遠程終端，tty表示本地終端，?表示系統進程
            STAT：進程的狀態
                R：Running態
                S：Interruptable，可中斷睡眠
                D：Uninterruptable,不可終端睡眠
                T：Stopped，停止態
                Z：Zombie，僵死態
                s：Session leader，會話領導者
                +：前臺進程
                l：多線程進程
                <：高優先級進程
                N：低優先級進程
            START：進程的啟動時間
            TIME：進程實際占用的CPU時間
            COMMAND：觸發此進程的命令程序

        -e：顯示所有進程
        -f：顯示完整格式的進程信息

        常用組合之二：-ef
        每個字段的含義：
            UID：進程的發起者
            PID：進程ID
            PPID：父進程的PID
            C：占用CPU的百分比
            STIME：進程的啟動時間，從什么時候開始啟動的
            TTY：進程在哪個終端運行
            TIME：進程實際花費的CPU時間
            CMD：觸發此進程的命令

        -F：顯示完整格式的進程信息
            C：cpu utilization
            PSR：運行于哪顆CPU
        -H：以層級結構顯示進程的相關信息

        常用組合之三：-eFH

        常用組合之四：exo
            自定義要顯示的字段
                常用的有pid,ni,ppid,command,pri,psr,pcpu,stat,tty,rtprio,euser,ruser...
                    ni：nice值
                    pri：priority，優先級
                    rtprio：real time priority，實時優先級

pgrep命令

look up or signal processes based on name and other attributes
pgrep [OPTIONS] pattern
    -U USER：只顯示以指定用戶身份運行的進程
    -t TERMINAL：與指定的終端相關的進程
    -l：顯示進程名
    -a：顯示完整格式的進程名
    -P pid：顯示此進程的子進程

pkill命令

可以按照進程名稱殺死進程
    -o：僅向找到的最?。ㄆ鹗迹┻M程號發送信號； 
    -n：僅向找到的最大（結束）進程號發送信號； 
    -P：指定父進程號發送信號； -g：指定進程組； 
    -t：指定開啟進程的終端。

pidof命令

根據指定的命令所啟動的進程ID
    pidof PROGRAM

top命令

display Linux processes
常用選項：
    -d #：指明延遲時長，單位為秒
    -b：批次顯示
    -n #：顯示的批次數量
每一行代表的含義為：
第一行：
    1.當前的系統時間
    2.系統啟動到現在所經過的時間
    3.當前已經登錄到系統的用戶
    4.系統在1,5,15分鐘的平均負載，值越小表示系統越空閑
第二行：
    顯示的目前進程的總量與個別程序在什么狀態(running,sleeping,stopped,zombie)比較需要注意的是最后的zombie的那個數值，如果不是0就需要查看下是哪個進程處于僵尸狀態
第三行：
    顯示的是CPU的整體負載，如果是多核心的cpu，可以按下數字1來切換不同CPU的負載率
        us：user space用戶空間所占用的CPU百分比
        sy：kernel，內核空間所占用的CPU百分比
        ni：改變過優先級的進程所占用的CPU百分比
        id：空閑CPU百分比
        wa：wait io，等待I/O所花費的時間
        hi：硬件中斷所消耗的百分比
        si：軟件終端所消耗的百分比
        st：被虛擬機偷走的百分比
第四行：表示物理內存空間的使用情況
第五行：表示交換分區的使用情況

子命令：
    P：以占據CPU百分比排序顯示
    M：以占據內存百分比排序顯示
    T：累計占用CPU時間排序顯示
    l：是否顯示負載均衡行
    t：是否顯示進程摘要信息及CPU負載狀態
    1：數字1，平均或單獨顯示CPU的負載狀態
    m：是否顯示內存相關的狀態信息
    q：退出命令
    k：終止指定進程
    s：修改延遲時長

top下面的部分：
    PID：每個進程ID
    USER：進程所屬的使用者
    PR：priority簡寫，進程的優先級，越小優先級越高
    NI：nice的簡寫，與Priority有關，也是越小越早被運行
    VIRT：進程需要的虛擬內存大小，而非使用的虛擬內存大小
    RES：進程當前使用的內存大小，不把包括swap
    SHR：進程與其他進程共享的內存大小
    S：進程的狀態
    %CPU：進程所占用的CPU百分比
    %MEM：進程所占用的內存百分比
    TIME+：CPU使用時間的累加
    COMMAND：觸發此進程的命令

uptime命令

顯示系統時間、運行時長及平均負載
過去1分鐘、5分鐘和15分鐘的平均負載
等待運行的進程隊列的長度

htop命令

top升級版，默認情況下沒有安裝，需要配置EPEL源來進行安裝
支持的選項：
    -d #：延遲時長
    -u USERNAME：僅顯示指定用戶的進程
    -s COLUMN：根據指定的字段進程排序
子命令：
    l：顯示光標所在進程所打開的文件列表
    s：顯示貫標所在進程執行的系統調用
    a：綁定進程到指定的CPU
    #：快速定位光標至PID為#的進程上

vmstat命令

Report virtual memory statistics
vmstat [options] [delay [count]]
    procs：進程相關
        r：等待運行的進程個數；隊列長度
        b：處理不可中斷睡眠狀態的進程的個數
    memory：內存相關
        swpd：交換內存使用量
        free：物理內存空間使用量
        buffer：用于buffer的內存總量
        cache：用于cache的內存總量
    swap：交換分區相關
        si：數據進入swap的速率(kb/s)
        so：數據離開swap的速率(kb/s)
    io：I/O相關
        bi：從設備讀入數據到系統的速率(kb/s)
        bo：保存數據至塊設備的速率(kb/s)
    system：
        in：中斷速率，每秒被中斷的次數
        cs：進程切換的速率
    cpu：
        us：user space用戶運行程序占用CPU的百分比
        sy：system用于運行內核占用CPU的百分比
        id：idle空閑CPU百分比
        wa：wait I/O花費時間
        st：被虛擬機偷走的百分比
常用選項：
    -s：顯示內存的統計數據

pmap

進程對應的內存映射
    pmap [OPTIONS] pid [...]
        -x：顯示詳細格式
        示例：pmap 1
    另一種實現方式：
        cat /proc/PID/maps

系統監控工具

glances

A cross-platform curses-based monitoring tool 需要EPEL源
常用選項：
    -b：以Byte為單位顯示網絡數據速率
    -d：關閉磁盤I/O模塊
    -m：關閉mount模塊
    -n：關閉network模塊
    -t #：刷新時間間隔
    -1：每個cpu的相關數據單獨顯示
    -o {HTML|CSV}：輸出格式
    -f /PATH/TO/SOMEDIR：設定輸出文件的位置

C/S模式下運行glances命令：
    服務模式：
        glances -s -B IPADDR

        IPADDR：本機的某地址，用于監聽

    客戶端模式：
        glances -c IPADDR

        IPADDR：是遠程服務器的地址

dstat命令

versatile tool for generating system resource statistics
dstat [-afv] [options..] [delay [count]]
常用選項：
    -c, --cpu：顯示cpu相關信息
        -C#,#,...,total
    -d, --disk：顯示磁盤的相關信息
        -D sda,sdb,...,total
    -g：顯示page相關的速率數據
    -m：Memory的相關統計數據
    -n：Interface的相關統計數據
    -p：顯示process的相關統計數據
    -r：顯示io請求的相關的統計數據
    -s：顯示swapped的相關統計數據

    --tcp：顯示tcp套接字的相關數據
    --udp：顯示udp套接字的相關數據
    --raw：顯示raw套接字的相關數據
    --socket：
    --ipc：顯示進程間通信相關的速率數據

    --top-cpu：顯示最占用CPU的進程
    --top-io：最占用io的進程
    --top-mem：最占用內存的進程
    --top-lantency：延遲最大的進程

管理進程

kill命令

terminate a process
用于向進程發送信號，以實現對進程的管理

顯示當前系統可用信號：
    kill -l

    每個信號的表示方法有三種：
        1)信號的數字標識
        2)信號完整名稱
        3)信號的簡寫名稱

向進程發信號：
    kill [-s signal|-p] [-q sigval] [-a] [--] pid...
    常用信號：
        1)SIGHUP：無需關閉進程讓其重讀配置文件
        2)SIGINT：終止正在運行的進程，相當于Ctrl+c
        9)SIGKILL：強行殺死所指定的進程
        15)SIGTERM：終止一個進程，默認kill命令不跟選項則使用此選項
        18)SIGOUT：繼續運行進程
        19)SIGSTOP：暫停進程，把進程放置于后臺，相當于Ctrl+z

killall

終止一個進程
killall [-SIGNAL] program

作業管理

jobs命令

查看當前系統作業
    -l：顯示進程ID
前臺作業(foregroud)：通過終端啟動，且啟動后會一直占據終端
后臺作業(backgroud)：可以通過終端啟動，但啟動后即轉入后臺運行(釋放終端)

如何讓作業運行于后臺？
    (1)運行中的作業
        Ctrl+z
        注意：送往后臺后，作業會轉為停止態
    (2)尚未啟動的作業
        # COMMAND &
        注意：此類作業雖然被送往后臺，但其依然與終端相關；如果終端終止，與終端相關的進程將被終止；
            如果希望把送往后臺的作業剝離與終端的關系
                # nohup COMMAND &

可實現作業控制的常用命令：
    fg [[%]JOB_NUM]：把后臺作業調回前臺
    bg [[%]JOB_NUM]：讓送往后臺的作業在后臺繼續運行
    kill %JOB_NUM：終止指定的作業

調整進程優先級

可通過nice值調整的優先級范圍：100-139
    分別對應于：-20, 19

進程啟動時，其nice值默認為0，其優先級為120

nice命令：
    以指定的nice值啟動并運行命令
        nice [OPTION] [COMMAND [ARGU]...]
            選項：
                -n NICE

        注意：只有管理員才可調低nice值

renice命令：
    renice [-n] NICE PID...

查看Nice值和優先級：
    ps axo pid,ni,priority,command | grep COMMAND