linux进程管理

本章节目标

进程基本概述

进程状态

进程优先级

进程管理命令

控制作业 （下期）

进程间的通信 （下期）

使用信号控制进程 （下期）

监控进程活动 （下期）

进程基本概述

进程是已启动的可执行程序的运行中实例。

/proc目录下以数字为名的目录，每一个目录代表一个进程，保存着进程的属性信息。每一个进程的PID是唯一的，就算进程退出了，其它进程也不会占用其PID。

进程的组成部分

• 已分配内存的地址空间
• 安全属性，包括所有权凭据和特权
• 程序代码的一个或多个执行线程
• 进程状态

进程的环境

• 本地的全局变量
• 当前调度上下文
• 分配的系统资源，如文件描述符合网络端口

进程的产生

现有的（父）进程复制自己的地址空间（fork）来创建一个新的（子）进程结构。

每个新进程分配有一个唯一的进程ID（PID），满足跟踪和安全性之需。PID与父进程ID（PPID）是新进程环境的元素。
任何进程可创建子进程。所有进程都是第一个系统进程的后代。

RHEL7上，第一个系统进程是systemd

进程的分类

• 前台进程：与终端相关的进程，通过终端启动的进程
  • 注意：也可把在前台启动的进程送往后台，以守护模式运行
• 守护进程：daemon，与终端无关的进程（如内核），在系统引导过程中启动的进程

进程状态

xcuting //运行态
Ready //就绪态，也可以称作睡眠态
Uninterruptible sleep //不可中断的睡眠。不可随时唤醒，只有当IO资源加载成功后才能唤醒
Interruptible sleep //可中断的睡眠。可随时唤醒
Zombie //僵尸进程。正常运行结束了，但是不释放占据的内存
Stopped //停止态，暂停于内存中，但不会被调度，除非手动启动之

进程睡眠的原因：
当一个执行中的进程，需要加载额外的IO资源的时候，由于IO设备的速度太慢，所以会转入睡眠状态等待，交出CPU给其他进程，以免浪费剩余执行时间

在多任务处理操作系统中，每个CPU（或CPU核心）在一个时间点上处理一个进程。在进程运行时，它对CPU时间和资源分配的直接要求会有变化。进程分配有一个状态，它随着环境要求而改变。

linux进程状态

标志	内核定义的状态名称和描述
R	TASK_RUNNING：进程正在CPU上执行，或者正在等待运行。处于运行中（或可运行）状态时，进程可能正在执行用户例程或内核例程（系统调用），或者已排队并就绪
S	TASK_INTERRUPTIBLE：进程处于睡眠状态且正在等待某一条件：硬件请求、系统资源访问或信号。当事件或信号满足该条件时，该进程将返回到运行中
D	TASK_UNINTERRUPTIBLE：此进程也在睡眠，但与S状态不同，不会响应传递的信号。仅在特定的条件下使用，其中进程中断可能会导致意外的设备状态
K	TASK_KILLABLE：进程处于睡眠状态，与不可中断的D状态相同，但有所修改，允许等待中的任务通过响应信号而被中断（彻底退出）。实用程序通常将可中断的进程显示为D状态
T	TASK_STOPPED：进程已被停止（暂停），通常是通过用户或其他进程发出的信号。进程可以通过另一信号返回到运行中状态，继续执行（恢复）
T	TASK_TRACED：正在被调试的进程也会临时停止，并且共享同一个T状态标志
Z	EXIT_ZOMBIE：子进程在退出时向父进程发出信号。除进程身份（PID）之外的所有资源都已释放
X	EXIT_DEAD：当父进程清理（获取）剩余的子进程结构时，进程现在已彻底释放。此状态从不会在进程列出实用程序中看到
<	高优先级进程
N	低优先级进程
+	前台进程组中的进程
丨	多线程进程
s	会话进程首进程

进程优先级

linux进程调度与多任务

现代计算机系统中既包含每次只能执行一个指令的低端处理器，也包含高性能超级计算机，这些超级计算机每台配备数百个CPU，每个CPU上具有多个核心，它们可以并行执行数以百计的指令。但是所有这些系统往往具有一个共同点：它们需要运行的进程数量总是超出实际具有的核心数。

通过时间分片技术，Linux（和其他操作系统）实际能够运行的进程数（和线程数）可以超出可用的实际处理单元数。操作系统进程调度程序将在单个核心上的进程之间进行快速切换，从而给用户一种有多个进程在同时运行的印象。

执行此切换的Linux内核部分称为进程调度程序。

进程优先级

• 进程优先级范围：0-139，数字越小，优先级越高
  • 0-99：实时优先级，内核调整
  • 100-139：静态优先级，用户可控制
• 进程优先级高的特点：
  • 获得更多的CPU运行时间
  • 更优先获得CPU运行的机会

要修改进程的优先级可以通过调整进程的nice值来实现，nice值越小，优先级越高：
nice值的范围是（-20，19），-20对应100，19对应139

相对优先级

由于不是每种进程都与其他进程同样重要，可告知调度程序为不同的进程使用不同的调度策略。常规系统上运行的大多数进程所使用的调度策略称为SCHED_OTHER，但还有一些其他策略可用于不同的目的。

由于并非所有进程都以同样的方式创建，可为采用SCHED_NORMAL策略运行的进程指定相对优先级。此优先级称为进程的nice值。一个进程可以有40种不同级别的nice值。

这些nice级别的范围是从-20到19。默认情况下，进程将继承其父进程的nice级别，通常为0

nice级别越高，表示优先级越低（该进程容易将其CPU使用量让给其他进程）

nice级别越低，表示优先级越高（该进程更加不倾向于让出CPU）

如果不存在资源争用（例如当活动进程数少于可用CPU核心数时），即使nice级别高的进程也将仍使用它们可使用的所有可用CPU资源。但当请求CPU时间的进程数超过可用核心数时，nice级别较高的进程将比nice级别较低的进程收到更少的CPU时间

nice级别与权限

为很占CPU资源的进程设置较低的nice级别可能会对同一系统上运行的其他进程的性能造成负面影响，所以仅允许root用户设置负nice级别以及降低现有进程的nice级别。

普通非特权用户仅允许设置正的nice级别。只能对现有进程提升nice级别，而不能降低nice级别。

进程优先级调整

进程优先级调整：调整nice值

//调整已经启动的进程的nice值：
renice NI PID（例：renice 3 3704）

//在启动时指定nice值：（-20，19）
nice -n NI COMMAND

[root@sh ~]# ps -el | grep vim
4 S     0   1622   1583  0  80   0 - 37333 poll_s pts/1    00:00:00 vim
[root@sh ~]# renice 19 1622
1622 (进程 ID) 旧优先级为 0，新优先级为 19
[root@sh ~]# ps -el | grep vim
4 S     0   1622   1583  0  99  19 - 37333 poll_s pts/1    00:00:00 vim

进程管理命令

ps

ps(process state)命令用于列出当前的进程。可以显示详细的进程信息，包括：

• 用户识别符（UID），它确定进程的特权
• 唯一进程识别符（PID）
• CPU和已经花费的实时时间
• 进程在各种位置上分配的内存数量
• 进程的位置STDOUT，称为控制终端
• 当前的进程状态

ps支持三种选项格式：

• UNIX（POSIX）选项，可以分组但必须以连字符开头
• BSD 选项，可以分组但不可与连字符同用
• GNU 长选项，以双连字符开头

ps(process state)，显示进程信息。注意事项：

• 加了［］中括号的，表示内核线程，通常位于顶部
• exiting或defunct表示僵尸进程

//常用选项：
a //显示所有与终端有关的进程
u //显示进程是由哪个用户启动的
x //显示所有与终端无关的进程

-e //显示所有进程，与-A效果相同
-l //以长格式显示
-F //显示更详细的完整格式的进程信息
-f //显示更详细的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
-o //根据自己的需要选择要显示的字段

//aux结果解析：
VSZ //Virtual memory SiZe，虚拟内存集
RSS //ReSident Size，常驻内存集
STAT //进程状态
TIME //运行时的累积时长

//ps命令结果解析：
NI //nice值
PRI //优先级
PSR //进程运行在哪个CPU核心上
RTPTRIO //实时优先级
C //运行的CPU编号
STIME //进程的启动时间
VSZ //Virtual memory SiZe，虚拟内存集
RSS //ReSident Size，常驻内存集
STAT //进程状态
TIME //运行时的累积时长

实验操作

命令选项【-a】

作用：显示所有与终端有关的进程

[root@sh ~]# ps -a
   PID TTY          TIME CMD
  1463 pts/0    00:00:00 bash
  1475 pts/0    00:00:00 ps

命令选项【-u】

作用：显示进程是有哪个用户启动的

[root@sh ~]# ps -u
USER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root        781  0.0  0.0 110044   828 tty1     Ss+  15:08   0:00 /sbin/agetty --noclear tty1 linux
root       1404  0.0  0.0 115392  2020 pts/0    Ss   15:08   0:00 -bash
root       1463  0.0  0.0 115392  2044 pts/0    S    15:08   0:00 bash
root       1487  0.0  0.0 151064  1816 pts/0    R+   15:11   0:00 ps -u

命令选项【-x】

作用：显示所有与终端无关的进程

//截取部分
[root@sh ~]# ps -x
   PID TTY      STAT   TIME COMMAND
     1 ?        Ss     0:01 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --syst
     2 ?        S      0:00 [kthreadd]
     3 ?        S      0:00 [ksoftirqd/0]
     4 ?        S      0:00 [kworker/0:0]
     5 ?        S<     0:00 [kworker/0:0H]
     6 ?        S      0:00 [kworker/u256:0]
     7 ?        S      0:00 [migration/0]
     8 ?        S      0:00 [rcu_bh]
     9 ?        S      0:00 [rcu_sched]
    10 ?        S      0:00 [watchdog/0]
    11 ?        S      0:00 [watchdog/1]
    12 ?        S      0:00 [migration/1]
    13 ?        S      0:00 [ksoftirqd/1]

命令选项【-e】

作用：显示作用进程，与-A效果相同

//截取部分
[root@sh ~]# ps -e
   PID TTY          TIME CMD
     1 ?        00:00:01 systemd
     2 ?        00:00:00 kthreadd
     3 ?        00:00:00 ksoftirqd/0
     5 ?        00:00:00 kworker/0:0H
     7 ?        00:00:00 migration/0
     8 ?        00:00:00 rcu_bh
     9 ?        00:00:00 rcu_sched
    10 ?        00:00:00 watchdog/0
    11 ?        00:00:00 watchdog/1
    12 ?        00:00:00 migration/1
    13 ?        00:00:00 ksoftirqd/1
    14 ?        00:00:00 kworker/1:0
    15 ?        00:00:00 kworker/1:0H
    17 ?        00:00:00 kdevtmpfs
    18 ?        00:00:00 netns

命令选项【-l】

作用：以长格式显示

[root@sh ~]# ps -l
F S   UID    PID   PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
4 S     0   1404   1399  0  80   0 - 28848 do_wai pts/0    00:00:00 bash
4 S     0   1463   1404  0  80   0 - 28848 do_wai pts/0    00:00:00 bash
0 R     0   1499   1463  0  80   0 - 37235 -      pts/0    00:00:00 ps

命令选项【-F】

作用：显示更详细的完整格式的进程信息

[root@sh ~]# ps -F
UID         PID   PPID  C    SZ   RSS PSR STIME TTY          TIME CMD
root       1404   1399  0 28848  2020   1 15:08 pts/0    00:00:00 -bash
root       1463   1404  0 28848  2044   0 15:08 pts/0    00:00:00 bash
root       1500   1463  0 37766  1788   0 15:17 pts/0    00:00:00 ps -F

命令选项【-f】

作用：显示更详细的完整格式的进程信息

[root@sh ~]# ps -f
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root       1404   1399  0 15:08 pts/0    00:00:00 -bash
root       1463   1404  0 15:08 pts/0    00:00:00 bash
root       1501   1463  0 15:18 pts/0    00:00:00 ps -f

命令选项【-H】

作用：以进程层级格式显示进程相关信息

[root@sh ~]# ps -H
   PID TTY          TIME CMD
  1404 pts/0    00:00:00 bash
  1463 pts/0    00:00:00   bash
  1504 pts/0    00:00:00     ps

命令选项【-o】

作用：根据自己的需求选择要显示的字段

[root@sh ~]# ps -o pid,ni,uid,tty
   PID  NI   UID TT
  1404   0     0 pts/0
  1463   0     0 pts/0
  1508   0     0 pts/0

杂合选项【-aux】

[root@sh ~]# ps -aux
USER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root          1  0.2  0.1 194652  6456 ?        Ss   15:07   0:01 /usr/lib/
root          2  0.0  0.0      0     0 ?        S    15:07   0:00 [kthreadd
root          3  0.0  0.0      0     0 ?        S    15:07   0:00 [ksoftirq
root          5  0.0  0.0      0     0 ?        S<   15:07   0:00 [kworker/
root          7  0.0  0.0      0     0 ?        S    15:07   0:00 [migratio
root          8  0.0  0.0      0     0 ?        S    15:07   0:00 [rcu_bh]
root          9  0.0  0.0      0     0 ?        S    15:07   0:00 [rcu_sche

pstree

yun provides semanage //反向查找自己需要的yum源包

pstree用于显示当前系统上的进程树

[root@sh ~]# pstree 
systemd─┬─NetworkManager───2*[{NetworkManager}]
        ├─VGAuthService
        ├─agetty
        ├─auditd───{auditd}
        ├─chronyd
        ├─crond
        ├─dbus-daemon───{dbus-daemon}
        ├─firewalld───{firewalld}
        ├─irqbalance
        ├─lvmetad
        ├─master─┬─pickup
        │        └─qmgr
        ├─polkitd───5*[{polkitd}]
        ├─rhnsd
        ├─rhsmcertd
        ├─rsyslogd───2*[{rsyslogd}]
        ├─sshd───sshd───bash───bash───pstree
        ├─systemd-journal
        ├─systemd-logind
        ├─systemd-udevd
        ├─tuned───4*[{tuned}]
        └─vmtoolsd───{vmtoolsd}

pgrep

以grep风格指定只显示哪些进程，在当前系统中找符合某些特性的进程。只显示进程号

[root@sh ~]# pgrep sshd
1109
1399
1600
[root@sh ~]# ps -ef | grep sshd
root       1109      1  0 15:08 ?        00:00:00 /usr/sbin/sshd -D
root       1399   1109  0 15:08 ?        00:00:00 sshd: root@pts/0
root       1600   1109  0 15:34 ?        00:00:00 sshd: root@pts/2
root       1666   1604  0 15:41 pts/2    00:00:00 grep --color=auto sshd

pidof

根据进程名查找PID号

[root@sh ~]# pidof sshd
1600 1399 1109
[root@sh ~]# ps -ef | grep sshd
root       1109      1  0 15:08 ?        00:00:00 /usr/sbin/sshd -D
root       1399   1109  0 15:08 ?        00:00:00 sshd: root@pts/0
root       1600   1109  0 15:34 ?        00:00:00 sshd: root@pts/2
root       1671   1604  0 15:43 pts/2    00:00:00 grep --color=auto sshd

vmstat

虚拟内存状态查看命令

//语法：vmstat [options] [delay] [count]]
//例
vmstat 2 //表示每2秒刷新一次
vmstat 2 5 //表示每2秒刷新一次，刷新5次后退出
//常用选项：
-s      //显示内存的统计数据
[root@sh ~]# vmstat
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 1  0      0 3399384   2788 295884    0    0    47    10   52   49  0  0 99  0  0
procs：
r（running）  //表示等待运行的队列长度，也即等待运行的进程的个数
b（block）    //表示阻塞队列长度，也即处于不可中断睡眠态的进程个数
memory：
swpd        //交换内存的使用总量
free        //空闲物理内存总量
buffer      //用于buffer的内存总量
cache       //用于cache的内存总量
swap：
si（swap in）     //表示从物理内存有多少页面换进swap，也即数据进入swap的数据速率（kb/s）
so（swap out）    //表示从swap有多少页面换进物理内存，也即数据离开swap的数据速率（kb/s）
io：
bi（block in）    //表示磁盘块有多少个被调入内存中，也即从块设备读入数据到系统的速率（kb/s）
bo（block out）   //表示有多少个磁盘块从内存中被同步到硬盘上去了，也即保存数据至块设备的速率（kb/s）
system：
in（ interrupts）     //表示中断的个数，也即中断速率（kb/s）
cs（context switch）  //表示上下文切换的次数，也即进程切换速率（kb/s）
CPU：
us      //表示用户空间
sy      //表示内核空间
id      //表示空闲百分比
wa      //表示等待IO完成所占据的时间百分比
st      //表示steal，被虚拟化技术偷走的时间（比如运行虚拟机）