進程理論和相關工具的使用

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：第一個進程  centos6       centos7上使用的是 systemd
父子關系 
    進程：都由其父進程創建
    CoW fork(), clone()

進程優先級： 
系統優先級：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 
    0-98，99（CentOS6） 

實時優先級: 
    99-0：值最大優先級最高 

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)線性, O(n^2)拋物線, 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 
    TLB:Translation Lookaside Buffer 翻譯后備緩沖器,用于保存虛擬地址和物理地址映射關系的緩存 
    IPC: Inter Process Communication 
同一主機: 
    signal:信號 
    shm: shared memory 
    semaphore:信號量，一種計數器 
不同主機：
    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  （在終端執行程序不影響，開機自動啟動的叫守護進程）
    前臺進程：跟終端相關，通過終端啟動的進程 （終端被占用，無法進行其它操作）
注意：兩者可相互轉化 
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，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

進程的分類

CPU-Bound：CPU密集型，非交互 
IO-Bound：IO密集型，交互 
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 
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（每PID代表每一個進程）

top 

排序：（進入命令后） 
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： （進入命令后） 顯示或隱藏
uptime信息：l命令 
tasks及cpu信息：t命令 
cpu分別顯示：1 (數字)  顯示總的，還是單個顯示（多核）
memory信息：m命令 
退出命令：q   （下面都在命令當中修改刷新間隔）
修改刷新時間間隔：s  輸入s  再指定PID
終止指定進程：k 
保存文件：W

欄位信息簡介  CPU
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

在命令輸入之前就指定相關參數
選項： 
   -d #: 指定刷新時間間隔，默認為3秒 
   -b: 全部顯示所有進程 
   -n #: 刷新多少次后退出

PID — 進程id
USER — 進程所有者
PR — 進程優先級
NI — nice值。負值表示高優先級，正值表示低優先級
VIRT — 進程使用的虛擬內存總量，單位kb。VIRT=SWAP+RES
RES — 進程使用的、未被換出的物理內存大小，單位kb。RES=CODE+DATA
SHR — 共享內存大小，單位kb
S — 進程狀態。D=不可中斷的睡眠狀態 R=運行 S=睡眠 T=跟蹤/停止 Z=僵尸進程
%CPU — 上次更新到現在的CPU時間占用百分比
%MEM — 進程使用的物理內存百分比
TIME+ — 進程使用的CPU時間總計，單位1/100秒
COMMAND — 進程名稱（命令名/命令行）

htop 

    top的增強版（要安裝）

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

ps 

ps [OPTION]… 
支持三種選項： 
  UNIX選項 如-A -e 
  BSD選項 如a 
  GNU選項 如–help 

選項：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 
k|–sort 屬性 對屬性排序 
o 屬性… 選項顯示定制的信息 
pid、comm、%cpu、%mem、state、tty、euser、ruser

進程管理工具
VSZ: Virtual memory SiZe，虛擬內存集，線性內存  （操作系統承諾給你多少內存給你分配了）
RSS: ReSident Size, 常駐內存集  （真正物理內存分配出來的大?。?br />STAT：進程狀態 
R：running 
S: interruptable sleeping  可中斷的休眠
D: uninterruptable sleeping 
T: stopped 
Z: zombie 
+: 前臺進程 
l: 多線程進程 
L：內存分頁并帶鎖 
N：低優先級進程 
<: 高優先級進程 
s: session leader，會話（子進程）發起者

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
euid  正在執行的用戶（SUID實別不出來）
ruid  真正執行的用戶（SUID實別出來）

進程優先級
ni: nice值 
pri: priority 優先級 
psr: processor  CPU編號 
rtprio: 實時優先級 
示例：ps axo pid,cmd,psr,ni,pri,rtprio
pri  nice優先級 默認19
psi 系統優先級 默認0

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]…] 
renice命令： renice [-n] priority pid… 
例：renice -n 10 pid 
注：root用戶可以隨意調整大小
基本用戶調整，只能調大
查看： ps axo pid,comm,ni
可能在創建文件時，直接給定優先級
例： nice -n 5  vim xdg

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 
注：pgrep -lu wang 
u 后面要直接跟用戶 （順序不能的換）

按確切的程序名稱：/sbin/pidof 
pidof bash
查看PID

例：ps -C f1.sh -C f2.sh  o  pid,cmd,%cpu,%mem
-C 指定文件名
查看多個進程
注：在腳本當中，shebang機制 –> #!/bin/bash
要加入，不加的話，在ps查看進程的時候，查看不到f1.sh這個名字，只能看到bash
注：跟pgrep不同

kill命令 

向進程發送控制信號，以實現對進程管理,每個信號對應一個數字，
信號名稱以SIG開頭（可省略），不區分大小寫 

顯示當前系統可用信號： kill –l,trap -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 
3) SIGQUIT:相當于ctrl+\   相當于quit
9) SIGKILL: 強制殺死正在運行的進程 
15) SIGTERM：終止正在運行的進程    默認的信號（有些進程終止不了）
18) SIGCONT：繼續運行 
19) SIGSTOP：后臺休眠 
注： kill -0  PID   不發任何信號，判斷當前進程是否正常運行
正常運行 echo $?  –> 0

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
注：在傳輸信息的時候，上面的三種方式都可以表示出來

按PID：
kill [-SIGNAL]  pid … 
kill –n SIGNAL pid
kill –s SIGNAL pid 
其中-s 9 制定了傳遞給進程的信號是９，即強制、盡快終止進程。
按名稱：
killall [-SIGNAL]  comm… 
例： killall -0 httpd  &> /dev/nul || service httpd restart
       -0信號檢查該進程是否啟動

killall命令用于殺死指定名字的進程（kill processes by name）。
我們可以使用kill命令殺死指定進程PID的進程，如果要找到我們需要殺死的進程，
我們還需要在之前使用ps等命令再配合grep來查找進程，而killall把這兩個過程合二為一。
killall 信號  commond

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（pgrep可用） 
-a: 顯示完整格式的進程名（pgrep可用） 
-P pid: 顯示指定進程的子進程

vmstat

命令：虛擬內存信息 

vmstat [options] [delay [count]] 
例：vmstat  2  5  顯示內存信息  刷新間隔2s  刷新5次結束

procs: 
r：可運行（正運行或等待運行）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)
注：相對于內存來說
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
注：相對于內存來說

system： 
in: inter rupts  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. 

iostat

統計CPU和設備IO信息 

示例：iostat 1 10    刷新間隔1s  刷新10次結束
例：
Device:    tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
     每秒鐘的事務   讀速度       寫速度       總量讀    總量寫

pmap命令：進程對應的內存映射（顯示進程使用哪塊內存空間） 
pmap [options] pid […] 
     -x: 顯示詳細格式的信息 
例：pmap -x 1    1：PID
     或pmap  1
另外一種實現： 
    cat /proc/PID/maps