Linux進程管理

進程管理

    進程概念

    ? 內核的功用：進程管理、文件系統、網絡功能、內存管理、驅動程序、 安全功能等

    ? 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

    ? 進程創建：

    init（centos6）：第一個進程

    父子關系

    systemd（centos7 ）

    父子進程

    進程：都由其父進程創建， COW

    fork(), clone()

    

    

    進程優先級

    ? 進程優先級：

    系優先級： 數字越小，優先級越高

    0-139（ CentOS4,5）

    各有140個運行隊列和過期隊列

    當進程發出請求使用cpu時，會按先后順序或者系統優先級大小，在運行隊列中等候。由于cup并非將全部時間分配給一個進程使用，而是將單位時間分為多個片段，然后按進程的優先級或多或少分配，當一個進程使用完所分配的時間，但是進程還沒有完全結束，就會按順序進入過時隊列；當cpu完成所有運行隊列的進程是，就會講過時隊列變為運行隊列，再次運行，直至進程結束。

    0-98， 99（ CenOS6）

    實時優先級: 99-0：值最大優先級最高

    Nice值： -20， 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)線性, O(n^2)拋物線, O(2^n)

    

    進程相關概念

    ? 進程內存：

    Page Frame: 頁框，用存儲頁面數據，存儲Page 4k

    如同磁盤一樣，內存并不會應內存要多少空間，就會講整段連續空間分配給進程，內存會事先將內存如磁盤一樣分block，而內存則成為page frame頁框，進程需要多大的空間，內存將會按其所需分配相應數量的頁框，或連續或不連續，然后標記其位置，cup會按位置調用指定地址的內存內容

    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

    ? IPC: Inter Process Communication

    同一主機上

    signal

    shm: shared memory

    semophore 信號量，一種計數器

    不同主機上：

    rpc: remote procedure call

    socket: IP和端口號

    進程狀態

    ? Linux內核：搶占式多任務

    ? 進程類型：

    守護進程: daemon,在系統引導過程中啟動的進程， 和終端無關進程（一般標記為？）

    前臺進程：跟終端相關，通過終端啟動的進程（一般標記其終端類型與終端號）

    注意：兩者可相互轉化

    [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

    ? 進程狀態：

    運行態： running

    就緒態： ready

    睡眠態：

    可中斷： interruptable

    不可中斷： uninterruptable

    停止態： stopped,暫停于內存中，但不會被調度，除非手動啟動

    僵死態： zombie，結束進程，父進程結束前，子進程不關閉

    系統管理工具

    ? 進程的分類：

    CPU-Bound： CPU密集型，非交互

    如圖形界面，比較耗cpu資源

    IO-Bound： IO密集型，交互

    如dd命令，cpu使用率低，但是磁盤IO高

    ? Linux系統狀態的查看及管理工具： 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（以樹形查看進程）

    ? ps: process state

    ps – report a snapshot of the current processes

    Linux系統各進程的相關信息均保存在/proc/PID目錄下的各文件中

    8

    列舉進程ps

    ? 適用ps來查看進程信息

    ? ps [OPTION]…

    ? 支持三種選項：

    UNIX選項 如-A -e

    BSD選項 如a

    GUN選項 如–help

    ? 默認顯示當前終端中的進程

    ? a 選項包括所有終端中的進程

    ? x 選項包括不鏈接終端的進程

    ? u 選項顯示進程所有者的信息

    ? f 選項顯示進程的父進程

    ? o 屬性… 選項顯示定制的信息：

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

    一般組合ps -aux 使用

    進程管理工具

    ? VSZ: Virtual memory SiZe，虛擬內存集，線性內存

    ? RSS: ReSident Size, 常駐內存集

    ? STAT：進程狀態

    R： running

    S: interruptable sleeping

    D: uninterruptable sleeping

    T: stopped

    Z: zombie

    +: 前臺進程

    l: 多線程進程

    N：低優先級進程

    <: 高優先級進程

    s: session leader，會話（子進程）發起者

    

    進程管理工具

    ? 常用組合： -ef

    -e: 顯示所有進程

    -f: 顯示完整格式程序信息

    ? 常用組合： -eFH

    -F: 顯示更完整格式的進程信息

    -H: 以進程層級格式顯示進程相關信息

    ? 常用組合：自定義

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

    pcpu,stat,comm

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

    pid,pcpu,comm

    進程管理工具

    ? ni: nice值  

    pri: priority，優先級  

    psr: processor, CPU編號  

    rtprio: 實時優先級

    搜索進程

    ? 最靈活： ps 選項 | 其它命令

    ? 按預定義的模式： pgrep

    pgrep [options] pattern

    -u uid: effective user，生效者

    -U uid: real user，真正發起運行命令者

    -t terminal: 與指定終端相關的進程

    -l: 顯示進程名

    -a: 顯示完整格式的進程名

    -P pid: 顯示指定進程的子進程

    ? 按確切的程序名稱： /sbin/pidof

    $pidof bash

    系統工具

    ? uptime

    

    顯示當前時間，系統已啟動的時間、當前上線人數，系統平均負載（ 1、 5、 10分鐘的平均負載，一般不會超過1）

    ? 系統平均負載:

    指在特定時間間隔內運行隊列中的平均進程數。

    ? 如果每個CPU內核的當前活動進程數不大于3的話，那么

    系統的性能良好。 如果每個CPU內核的任務數大于5，那么這臺機器的性能有嚴重問題。

    ? 如果linux主機是1個雙核CPU的話，當Load Average 為6的時候說明機器已經被充分使用了。

    （lscpu   可查看cpu情況）

    進程管理工具

    ? top：有許多內置命令：

    排序：

    P：以占據的CPU百分比,%CPU

    M：占據內存百分比,%MEM

    T：累積占據CPU時長,TIME+

    首部信息顯示：

    uptime信息： l命令

    tasks及cpu信息： t命令

    cpu分別顯示： 1 (數字)

    memory信息： m命令

    退出命令： q

    修改刷新時間間隔： s

    終止指定進程： k

    保存文件： W

    

    top命令

    ? 欄位信息簡介

    us：用戶空間

    sy：內核空間

    ni：調整nice時間

    id：空閑

    wa：等待IO時間

    hi：硬中斷

    si：軟中斷（模式切換）

    st：虛擬機偷走的時間

    進程管理工具

    ?欄位信息簡介

    PID (Process Id):任務的進程ID

    PPID (Parent Process Pid):父任務的進程ID

    RUSER (Real User Name):任務的所有者真實名稱

    UID (User Id):任務所有者ID

    USER (User Name):任務所有者名稱

    GROUP (Group Name):任務所有者群組名

    TTY (Controlling Tty):終端

    PR (Priority):優先級

    %CPU (CPU usage):CPU使用率

    %MEM (Memory usage (RES)):內存使用率

    S (Process Status):進程狀態

    TIME+ (CPU Time, hundredths):CPU時間，精確到秒

    進程管理工具

    ? 選項：

    -d #: 指定刷新時間間隔，默認為3秒

    -b: 以批次方式

    -n #: 顯示多少批次

    ? htop命令：需從Fedora-EPEL源安裝

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

    選項：

    -d #: 指定延遲時間；

    -u UserName: 僅顯示指定用戶的進程；

    -s COLUME: 以指定字段進行排序；

    子命令：

    s: 跟蹤選定進程的系統調用；

    l: 顯示選定進程打開的文件列表；

    a：將選定的進程綁定至某指定CPU核心；

    t: 顯示進程樹

    ? vmstat命令：虛擬內存信息

    vmstat [options] [delay [count]]

    vmstat 2 5（隔2秒顯示一次一共顯示5次）

    

    ? procs:

    r：等待運行的進程的個數，和核心數有關

    b：處于不可中斷睡眠態的進程個數(被阻塞的隊列的長度)

    ? memory：

    swpd: 交換內存的使用總量

    free：空閑物理內存總量

    buffer：用于buffer的內存總量

    cache：用于cache的內存總量

    ? swap:

    si：從磁盤交換進內存的數據速率(kb/s)

    so：從內存交換至磁盤的數據速率(kb/s)

    ? io：

    bi：從塊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

    ? system：

    in: interrupts, 中斷速率，包括時鐘

    cs: context switch, 進程切換速率

    ? 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.

    ? 選項：

    -s: 顯示內存的統計數據

    

    pmap命令：進程對應的內存映射

    ? pmap [options] pid […]

    -x: 顯示詳細格式的信息；

    #pmap 1

    另外一種實現：

    # 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]

    ? 內建命令：

    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

    ? 常用選項：

    -b: 以Byte為單位顯示網卡數據速率

    -d: 關閉磁盤I/O模塊

    -f /path/to/somefile: 設定輸入文件位置

    -o {HTML|CSV}：輸出格式

    -m: 禁用mount模塊

    -n: 禁用網絡模塊

    -t #: 延遲時間間隔

    -1：每個CPU的相關數據單獨顯示

    ? C/S模式下運行glances命令

    ? 服務模式：

    glances -s -B IPADDR

    IPADDR: 指明監聽的本機哪個地址

    ? 客戶端模式：

    glances -c IPADDR

    IPADDR：要連入的服務器端地址

    dstat命令：系統資源統計

    

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

    -c: 顯示cpu相關信息

    -C #,#,…,total

    -d: 顯示disk相關信息

    -D total,sda,sdb,…

    -g：顯示page相關統計數據

    -m: 顯示memory相關統計數據

    -n: 顯示network相關統計數據

    -p: 顯示process相關統計數據

    -r: 顯示io請求相關的統計數據

    -s: 顯示swapped相關的統計數據

    –tcp

    –udp

    –unix

    –raw

    –socket

     –ipc

    –top-cpu：顯示最占用CPU的進程

    –top-io: 顯示最占用io的進程

    –top-mem: 顯示最占用內存的進程

    –top-latency: 顯示延遲最大的進程

    kill命令：（默認是發15信號）

    向進程發送控制信號，以實現對進程管理

    顯示當前系統可用信號： kill -l

    常用信號： man 7 signal

    1) SIGHUP: 無須關閉進程而讓其重讀配置文件

    2) SIGINT: 中止正在運行的進程；相當于Ctrl+c

    9) SIGKILL: 殺死正在運行的進程（強制退出）

    15) SIGTERM：終止正在運行的進程（正常退出）

    18) SIGCONT：繼續運行

    19) SIGSTOP：后臺休眠

    指定信號的方法：

    (1) 信號的數字標識； 1, 2, 9

    (2) 信號完整名稱； SIGHUP

    (3) 信號的簡寫名稱； HUP

    按PID： kill [-SIGNAL] pid …

    按名稱： killall [-SIGNAL] comm…

    killall bash

    按模式： pkill [options] pattern

    -SIGNAL

    -u uid: effective user，生效者

    -U uid: real user，真正發起運行命令者

    -t terminal: 與指定終端相關的進程

    -l: 顯示進程名

    -a: 顯示完整格式的進程名

    -P pid: 顯示父進程為此處指定的進程的進程列表

    作業管理

    ? Linux的作業控制

    前臺作業：通過終端啟動，且啟動后一直占據終端；

    后臺作業：可通過終端啟動，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（前臺到后臺，在后臺是休眠狀態）

    (2) 尚未啟動的作業： # COMMAND &

    將作業放置后臺，作業會有兩種狀態    后臺運行  與后臺休眠；但是后臺運行的作業有標準，有標準輸出也會正常輸出

    ? 后臺作業雖然被送往后臺運行，但其依然與終端相關；退出終端，將關閉后臺作業。如果希望送往后臺后，剝離與終端的關系

    # nohup COMMAND & #screen;COMMAND

    ? 查看所有作業：

    # jobs

    ? 作業控制：

    # fg [[%]JOB_NUM]：把指定的后臺作業調回前臺；

    # 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；（18是繼續在后臺運行；19是放置在后臺，停止狀態）

    并行運行

    f1.sh ;f2.sh ;f3.sh    順序運行

    ? 同時運行多個進程，提高效率

    ? vi all.sh

    f1.sh&

    f2.sh&

    f3.sh&

    然后運行all.sh

    ? (f1.sh&);(f2.sh&);(f3.sh&)

    ? { f1.sh& f2.sh& f3.sh& } 無名函數

    進程優先級（讓cpu多分配一點時間。然而并非所有程序提高優先級，就能更快工作，如ping，需要等待對方回應才能ping第二個包）

    普通用戶只能講優先級調大（nice優先級越大資源越少）

    

    ? 進程優先級調整：

    靜態優先級： 100-139

    進程默認啟動時的nice值為0，優先級為120

    只有根用戶才能降低nice值（提高優先性）

    ? nice命令：

    nice [OPTION] [COMMAND [ARG]…]

    nice -n {優先級} COMMAND

    ? renice命令：（運行狀態下更改）

    renice [-n] priority pid…

    ? 查看：

    ps axo pid,comm,ni

    

ps :搭配各種選項，可以詳細查看當前系統運行的所有進程信息

pstree：以樹形式，【搭配各種選型】查看當前系統所運行的大部分進程（可以直觀地查看進程之間的父子關系）

uptime：現在的時間 、系統開機運轉到現在經過的時間 、連線的使用者數量 、最近一分鐘，五分鐘和十五分鐘的系統負載

沒有更多選項，-V查看uptime版本號

vmstat：顯示的項目比較少（procs、memory、swap、disk、cpu），但是直觀

pmap：查看指定進程（pid）以及其所依賴的褲文件，內存映射。報告進程的地址空間和內存狀態信息

top：比ps更加詳細直觀查看系統運行的狀況，融合了ps、uptime、vmsta的功能，詳盡列出系統各硬件當前運行狀態，可執行kill命令（根據kill信號的不同，可對進程進行關閉，強制關閉，重啟等操作），相應的比上邊結束的工具所暫用系統資源大一點

htop：top的升級版（用戶相對關注的信息會高亮），有用戶交互的操作（ssh連接狀態下）

glances（需要EPEL源）：與htop相同，但是比htop要耗系統資源

dstat：顯示系統狀況，不包括進程的監視，每秒刷新一次

kill：根于kill信號不同，對進程進行管理（不包括創建新進程）