進程和計劃任務

進程概念

進程與程序的區別:進程是一個動態的概念,具有生命期,而程序是靜態的表現為一個文件,一個程序可對應多個進程

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 父子關系

進程:都由其父進程創建,CoW(copy?? on?? write)

fork(), clone()

進程的基本狀態和轉換

4

創建狀態:進程在創建時需要申請一個空白PCB(process control block進程控 制塊),向其中填寫控制和管理進程的信息,完成資源分配。如果創建工作無法完 成,比如資源無法滿足,就無法被調度運行,把此時進程所處狀態稱為創建狀態

就緒狀態:進程已準備好,已分配到所需資源,只要分配到CPU就能夠立即運行

執行狀態:進程處于就緒狀態被調度后,進程進入執行狀態

阻塞狀態:正在執行的進程由于某些事件(I/O請求,申請緩存區失敗)而暫時 無法運行,進程受到阻塞。在滿足請求時進入就緒狀態等待系統調用

終止狀態:進程結束,或出現錯誤,或被系統終止,進入終止狀態。無法再執行

協作時多任務:進程執行完畢,釋放CPU

搶占式多任務,時間片用完,必須釋放CPU

狀態間轉換的六種情況

運行——>就緒:1,主要是進程占用CPU的時間過長,而系統分配給該進程占 用CPU的時間是有限的;2,在采用搶先式優先級調度算法的系統中,當有更高 優先級的進程要運行時,該進程就被迫讓出CPU,該進程便由執行狀態轉變為 就緒狀態。

就緒——>運行:運行的進程的時間片用完,調度就轉到就緒隊列中選擇合適 的進程分配CPU

運行——>阻塞:正在執行的進程因發生某等待事件而無法執行,則進程由執 行狀態變為阻塞狀態,如發生了I/O請求

阻塞——>就緒:進程所等待的事件已經發生,就進入就緒隊列 u以下兩種狀態是不可能發生的:

阻塞——>運行:即使給阻塞進程分配CPU,也無法執行,操作系統在進行調 度時不會從阻塞隊列進行挑選,而是從就緒隊列中選取

就緒——>阻塞:就緒態根本就沒有執行,談不上進入阻塞態

進程優先級

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):隨時間規模的增大,時間穩定不變

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

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 (內存管理單元)

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 (共享內存空間)

semaphore:信號量,一種計數器

不同主機:socket: IP和端口號

RPC: remote procedure call (遠程過程調用)

MQ:消息隊列,Kafka,ActiveMQ

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

前臺進程:跟終端相關,通過終端啟動的進程

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(大部分) ??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

系統管理工具:

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

查看進程進程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 (后臺進程)
  • u 選項顯示進程所有者的信息
  • f 選項顯示進程樹,相當于 –forest
  • k|–sort 屬性 對屬性排序,屬性前加- 表示倒序
  • o 屬性… 選項顯示定制的信息 pid、cmd、%cpu、%mem
  • L 顯示支持的屬性列表

一個進程必有一個線程,也可以有多個線程

PS常見選項:

-C cmdlist 指定命令,多個命令用,分隔 (查看腳本的話,要求腳本寫shebang機制)

-L 顯示線程

-e: 顯示所有進程,相當于-A

-f: 顯示完整格式程序信息

-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

-u userlist 指定有效的用戶ID或名稱 (euser)

-U userlist 指定真正的用戶ID或名稱 (ruser)

-g gid或groupname 指定有效的gid或組名稱

-G gid或groupname 指定真正的gid或組名稱

-p pid 顯示指pid的進程

–ppid pid 顯示屬于pid的子進程

-M 顯示SELinux信息,相當于Z

PS輸出屬性:

euser(有效用戶)????????????????????? ruser(實際用戶)

Time :顯示的是已啟動的時間

VSZ: Virtual memory SiZe,虛擬內存集,線性內存

RSS: ReSident Size, 常駐內存集 (實際內存)

STAT:進程狀態

 

R:running

S: interruptable sleeping ??可打斷休眠

D: uninterruptable sleeping ???不可打斷休眠

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

PS

ni: nice值 (值越小,優先級越高)

pri: priority 優先級 (相當于下圖的系統優先級的倒序)(值越大優先級越高)

psr: processor CPU編號

rtprio: 實時優先級 (相當于下圖realtime優先級)

示例: ps axo pid,cmd,psr,ni,pri,rtprio

常用組合: aux ???查看所有進程的詳細信息(更全)

-ef ???????查看長格式的所有進程信息

-eFH

-eo pid,tid,class,rtprio,ni,pri,psr,pcpu,stat,comm (o必在后)

axo stat,euid,ruid,tty,tpgid,sess,pgrp,ppid,pid,pcpu,comm(o必在后)

進程優先級

16

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]…] ?例如:nice? -n -10 sleep? 200

renice命令: renice [-n] priority pid… ????例如:renice?? -n -10? 2612

查看:?? ?ps axo pid,comm,ni

搜索進程

最靈活:ps 選項 | 其它命令

按預定義的模式:pgrep ????相當于?? ps?? |grep

pgrep [options] pattern (支持正則表達式)

-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 //顯示某個程序對應的進程ID

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

通常每個CPU內核的當前活動進程數不大于3,那么系統的性能良好。如果每 個CPU內核的任務數大于5,那么此主機的性能有嚴重問題

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

進程管理工具

top:有許多內置命令:(可動態跟蹤進程信息)

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

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:top命令也帶選項

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

htop命令:EPEL源 (更高級,有顏色和提示)

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(臨時綁定)

t: 顯示進程樹

內存空間

內存空間使用狀態:

free [OPTION]

-b 以字節為單位

-m 以MB為單位

-g 以GB為單位

-h 易讀格式

-o 不顯示-/+buffers/cache行

-t 顯示RAM + swap的總和

-s n 刷新間隔為n秒

-c n 刷新n次后即退出

echo? 1? > /proc/sys/vm/drop_caches????? //清除緩存

內存工具

vmstat命令:虛擬內存信息

vmstat [options] [delay [count]]

vmstat 2 5 ??//2秒執行一次,執行5次

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)

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 內存工具

iostat:統計CPU和設備

示例:iostat 1 10

pmap命令:進程對應的內存映射 (關注進程占用的真正內存,了解進程是否正常)

pmap [options] pid […]???? (用于檢測那個進程模塊出錯)

-x: 顯示詳細格式的信息

示例:pmap 1

另外一種實現: cat /proc/PID/maps??? //內存的具體使用情況

系統監控工具;

glances命令:EPEL源 (可實現遠程監控)

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

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

  1. 服務器模式: glances -s -B IPADDR

IPADDR: 指明監聽的本機哪個地址

  1. 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,代替vmstat,iostat (帶顏色,更高級)

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

 

–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

iotop命令

iotop命令是一個用來監視磁盤I/O使用狀況的top類工具iotop具有與top相似的UI,其 中包括PID、用戶、I/O、進程等相關信息,可查看每個進程是如何使用IO

iotop輸出:

第一行:Read和Write速率總計

第二行:實際的Read和Write速率

第三行:參數如下: 線程ID(按p切換為進程ID)、 優先級、 用戶、 磁盤讀速率、 磁盤寫速率、 swap交換百分比、 IO等待所占的百分比、 線程/進程命令

常用參數:

-o, –only只顯示正在產生I/O的進程或線程,除了傳參,可以在運行過程中按o 生效

-b, –batch非交互模式,一般用來記錄日志

-n NUM, –iter=NUM設置監測的次數,默認無限。在非交互模式下很有用

-d SEC, –delay=SEC設置每次監測的間隔,默認1秒,接受非整形數據例如1.1

-p PID, –pid=PID指定監測的進程/線程

-u USER, –user=USER指定監測某個用戶產生的I/O

-P, –processes僅顯示進程,默認iotop顯示所有線程

-a, –accumulated顯示累積的I/O,而不是帶寬

-k, –kilobytes使用kB單位,而不是對人友好的單位。在非交互模式下,腳本 編程有用

-t, –time 加上時間戳,非交互非模式

-q, –quiet 禁止頭幾行,非交互模式,有三種指定方式

-q 只在第一次監測時顯示列名

-qq 永遠不顯示列名

-qqq 永遠不顯示I/O匯總

交互按鍵 left和right方向鍵:改變排序

r:反向排序

o:切換至選項–only

p:切換至–processes選項

a:切換至–accumulated選項

q:退出

i:改變線程的優先級

進程管理工具

?? 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+\

9) SIGKILL: 強制殺死正在運行的進程

15) SIGTERM:終止正在運行的進程

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 …

kill –n SIGNAL pid;kill –s SIGNAL pid

按名稱:killall ?[-SIGNAL] 進程名稱 ??//殺死所有同名的進程

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

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)

讓作業運行于后臺

(1) 運行中的作業: Ctrl+z (將作業放到后臺,處于休眠狀態)

(2) 尚未啟動的作業: COMMAND ?& ?(在后臺運行可執行其他命令)

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 &>/dev/null & ?(斷網仍可繼續執行)

screen;COMMAND (解決斷網不能執行問題)

查看當前終端所有作業:jobs ??//查看當前終端正在后臺運行作業

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

17

并行執行

同時運行多個進程,提高效率

方法1 vi all.sh??? ?f1.sh &?? ?f2.sh &??? ?f3.sh & (將想要執行的任務放到腳本中)

方法2 (f1.sh &);(f2.sh &);(f3.sh &)

方法3 { ?f1.sh & ?f2.sh & ?f3.sh & ?}

任務計劃

Linux任務計劃、周期性任務執行

  • 未來的某時間點執行一次任務 at

batch:系統自行選擇空閑時間去執行此處指定的任務

  • 周期性運行某任務 cron

實現同步時間(永久保存):

  1. ntpdate 20.0.1
  2. 編輯/etc/chrony.conf (centos7)

service?? 172.20.0.1? iburst

  1. systemctl start? chronyd

systemctl??? enabled? chronyd

centos6中:

  1. 編輯/etc/ntp.conf

service?? 172.20.0.1? iburst

  1. chkconfig ntpd??? on

service??? ntpd??? start

at任務:(計劃任務中如若有標準輸出,將以郵件方式發送給對方)

at命令:at [option] TIME

常用選項: -V 顯示版本信息:

-l: 列出指定隊列中等待運行的作業;相當于atq

-d: 刪除指定的作業;相當于atrm

-c: 查看具體作業任務

-f /path/from/somefile:從指定的文件中讀取任務

-m:當任務被完成之后,將給用戶發送郵件,即使沒有標準輸出

注意:作業執行命令的結果中的標準輸出和錯誤以郵件通知給相關用戶

TIME:定義出什么時候進行

at 這項任務的時間 HH:MM [YYYY-mm-dd]

noon, midnight, teatime(4pm)

tomorrow

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

?at時間格式

HH:MM 02:00 在今日的 HH:MM 進行,若該時刻已過,則明天此時執行任務

HH:MM YYYY-MM-DD 02:00 2016-09-20 規定在某年某月的某一天的特殊時刻進行該項任務

HH:MM[am|pm] [Month] [Date]??????? ?04pm March 17 ??????17:20 tomorrow

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

在某個時間點再加幾個時間后才進行該項任務 now + 5 minutes ????02pm + 3 days

At??任務;

執行方式: 1)交互式 2)輸入重定向 3)at –f 文件

依賴與atd服務,需要啟動才能實現at任務

at隊列存放在/var/spool/at目錄中

/etc/at.{allow,deny}控制用戶是否能執行at任務

白名單:/etc/at.allow 默認不存在,只有該文件中的用戶才能執行at命令

黑名單:/etc/at.deny 默認存在,拒絕該文件中用戶執行at命令,而沒有在 at.deny 文件中的使用者則可執行

如果兩個文件都不存在,只有 root 可以執行 at 命令

注意:如果有白名單,只有白名單里的用戶可執行計劃任務;沒有白名單,有黑名單,只有黑名單外的用戶才可以執行任務;如果兩個文件都不存在,只有root才可以執行任務

實驗:通過腳本實現計劃任務:

???在腳本中: at?? 18:00?? <<end

????????????????????? rm –f? /data/*

????????????????????? halt

????????????????????? End

周期性任務計劃cron

相關的程序包: cronie: 主程序包,提供crond守護進程及相關輔助工具

cronie-anacron:cronie的補充程序,用于監控cronie任務執行狀況,如 cronie中的任務在過去該運行的時間點未能正常運行,則anacron會隨后啟動一次 此任務

crontabs:包含CentOS提供系統維護任務

計劃任務

確保crond守護處于運行狀態:

CentOS 7: systemctl status crond

CentOS 6: service crond status

計劃周期性執行的任務提交給crond,到指定時間會自動運行

系統cron任務:系統維護作業 /etc/crontab

用戶cron任務: crontab命令

日志:/var/log/cron

系統cron任務:/etc/crontab (普通用戶不可更改該文件)

注釋行以 # 開頭

詳情參見 man 5 crontab

18

例如:

0? 2? *? *? 1-5?? root?? tar? Jcvf??? /data/etc.tar.gz??? .etc/? &> /dev/null? //實現每月的周1-5的兩點對/etc/進行打包并壓縮

 

時間表示法:

  • (1) 特定值 給定時間點有效取值范圍內的值
  • (2) * 給定時間點上有效取值范圍內的所有值 表示?? “每…”
  • (3) 離散取值 #,#,#
  • (4) 連續取值 #-#
  • (5) 在指定時間范圍上,定義步長 /#: #即為步長

*/10?? 代表每10 分鐘|天|小時|月

時間格式:

@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 * * * *

系統的計劃任務: /etc/crontab /etc/cron.d/ 配置文件

/etc/cron.hourly/ 腳本

/etc/cron.daily/ 腳本

/etc/cron.weekly/ 腳本

/etc/cron.monthly/ 腳本

anacron系統

運行計算機關機時cron不運行的任務,CentOS6以后版本取消anacron服務,由 crond服務管理

對筆記本電腦、臺式機、工作站、偶爾要關機的服務器及其它不一直開機的系統 很重要對很有用

配置文件:/etc/anacrontab,負責執行/etc/ cron.daily ??/etc/cron.weekly /etc/cron.monthly中系統任務。

  • 字段1:如果在這些日子里沒有運行這些任務……
  • 字段2:在重新引導后等待這么多分鐘后運行它
  • 字段3:任務識別器,在日志文件中標識
  • 字段4:要執行的任務

由/etc/cron.hourly/0anacron執行

當執行任務時,更新/var/spool/anacron/cron.daily 文件的時間戳

管理臨時文件:

CentOS6使用/etc/cron.daily/tmpwatch定時清除臨時文件

CentOS7使用systemd-tmpfiles-setup服務實現

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

用戶計劃任務

crontab命令定義

每個用戶都有專用的cron任務文件: /var/spool/cron/USERNAME

crontab命令: crontab [-u user] [-l | -r | -e] [-i]

-l: 列出所有任務

-e: 編輯任務

-r: 移除所有任務

-i:同-r一同使用,以交互式模式移除指定任務

-u user: 僅root可運行,指定用戶管理cron任務

控制用戶執行計劃任務: /etc/cron.{allow,deny}

at和crontab:

一次性作業使用 at

重復性作業使用crontab

沒有被重定向的輸出會被郵寄給用戶

根用戶能夠修改其它用戶的作業

注意:運行結果的標準輸出和錯誤以郵件通知給相關用戶

(1) COMMAND > /dev/null

(2) COMMAND &> /dev/null

對于cron任務來講,%有特殊用途;如果在命令中要使用%,則需要轉義,將%?放置于單引號中,則可不用轉義

usleep???可精確到微秒

實驗:循環重啟的解救辦法(語法錯誤@reboot ?root ?reboot解決方案)

centos7

按e鍵,進入單用戶救援

boot menu kernel e

 

linux16行最后 加 rd.break

ctrl+x

mount -o remount,rw /sysroot

vim /sysroot/etc/crontab

刪除@reboot ?root ?reboot

 

centos6

a 加 空格 1 enter

vim /sysroot/etc/crontab

刪除@reboot ?root ?reboot

init 5

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李登峰李登峰
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