Linux--进程和计划任务管理 理论干货+实操（程序，进程，线程之间关系的详解，静态与动态查看进程方式，控制进程的 方式，一次性任务与周期性任务的设置）

前言

详细了解系统中运行的各种程序信息，关闭失去响应的进程，以及在指定时间自动执行任务。搞定操作方法。

一：程序，进程，线程之间的关系

1.1：进程概述

• 进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

1.2：应用程序，进程和线程的关系

名称	关系
应用程序	一个应用程序可以包含一个或者多个进程
进程	一个进程包含一个或多个线程
线程	线程是执行操作的最小单元

• 举例：以一个工厂结构举例

  应用程序=工厂

  进程=车间

  线程=工人

  高并发处理==>依赖于多线程操作

1.2.1：程序和进程的关系

• 程序

  保存在硬盘，光盘等介质中的可执行代码和数据

  静态保存的代码

• 进程

  在CPU及内存中运行的程序代码

  动态执行的代码

  父.子进程：每个进程可以创建一个或多个进程，是一个依赖关系。

1.2.2：进程和线程的关系

• 进程和线程都是由操作系统的程序运行的基本单元，系统利用该基本单元实现系统对应用的并发性

• 一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程

  线程的划分尺度小于进程，所以多线程程序的并发性高

• 进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大的提高了程序的运行效率

• 线程在执行过程中与进程存在区别

  每个独立的线程有一个程序运行的入口，顺序执行序列和程序的出口

  但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

  从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行

  但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配

  这就是进程和线程的重要区别

• 进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

• 线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位，线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源（如程序计数器，一组寄存器和栈）但是它可以与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源

• 一个线程可以创建和撤销另一个线程

  同一个进程中的多个线程之间可以并发执行

二：查看进程

2.1：静态查看 ps命令

2.1.1：ps命令，查看静态的进程统计信息（Processes Statistic）

• ps命令是Linux系统中最为常用的进程查看工具，主要用于显示包含当前运行的各进程完整信息的静态快照

• ps命令基本格式
  ps [选项]  注意：有一些选项时不带“-”前缀的（添加“-”前缀后含义可能会有出入）
  a  显示当前终端下的所有进程信息，包括其他用户的进程、与“x”选项结合时将显示系统中所有的进程信息
  u  使用以用户为主的格式输出进程信息
  x  显示当前用户在所有终端下的进程信息
  -e 显示系统内的所有进程信息
  -l 使用长（Long）格式显示进程信息
  -f 使用完整的（Full）格式显示进程信息
  

• 执行不带任何选项的ps命令时，将只显示当前用户会话中打开的进程

  [root@localhost ~]# ps
     PID TTY          TIME CMD
    2711 pts/0    00:00:00 bash
    2946 pts/0    00:00:00 ps
  
  

2.1.2：ps aux命令 以简单列表的形式显示出进程信息

• [root@localhost ~]# ps aux
  USER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
  root          1  0.2  0.3 193700  6836 ?        Ss   22:38   0:01 /usr/lib/systemd/syst
  root          2  0.0  0.0      0     0 ?        S    22:38   0:00 [kthreadd]
  root          3  0.0  0.0      0     0 ?        S    22:38   0:00 [ksoftirqd/0]
  root          4  0.0  0.0      0     0 ?        S    22:38   0:00 [kworker/0:0]
  root          5  0.0  0.0      0     0 ?        S<   22:38   0:00 [kworker/0:0H]
  root          7  0.0  0.0      0     0 ?        S    22:38   0:00 [migration/0]
  root          8  0.0  0.0      0     0 ?        S    22:38   0:00 [rcu_bh]
  ..以下省略部分内容
  
  

• 上述输出信息中，每一列称为字段或者列或者属性

• 上述输出信息中，第一行为列表标题，其中个字段的含义如下

  USER： 启动该进程的用户账号信息

  PID： 该进程在系统中的数字ID号，在当前系统中是唯一的

  %CPU：CPU占用的百分比

  %MEN：内存占用的百分比

  VSZ：占用虚拟内存（SWAP）的大小

  RSS：占用常驻内存（物理内存）的大小

  TTY： 表明该进程在哪个终端上运行。“？”表示未知或者不需要终端

  SATA： 显示了进程当前的状态，如S（休眠），R（运行），Z（僵死），<（高优先级），N（低优先级），s（父进程），+（前台进程），l（多线性进程），D（不可休眠进程）对处于僵死状态的进程应该予以手动终止

  START： 启动该进程的时间

  TIME： 该进程占用CPU时间

  COMMAND： 启动该进程的命令的名称

2.1.3：ps -elf 命令：以长格式显示系统中的进程信息

• [root@localhost ~]# ps -elf
  F S UID         PID   PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  STIME TTY          TIME CMD
  4 S root          1      0  0  80   0 - 32041 ep_pol 23:04 ?        00:00:00 /usr/l
  1 S root          2      0  0  80   0 -     0 kthrea 23:04 ?        00:00:00 [kthre
  1 S root          3      2  0  80   0 -     0 smpboo 23:04 ?        00:00:00 [ksoft
  1 S root          4      2  0  80   0 -     0 worker 23:04 ?        00:00:00 [kwork
  1 S root          5      2  0  60 -20 -     0 worker 23:04 ?        00:00:00 [kwork
  1 S root          6      2  0  80   0 -     0 worker 23:04 ?        00:00:00 [kwork
  1 S root          7      2  0 -40   - -     0 smpboo 23:04 ?        00:00:00 [migra
  1 S root          8      2  0  80   0 -     0 rcu_gp 23:04 ?        00:00:00 [rcu_b
  1 R root          9      2  0  80   0 -     0 -      23:04 ?        00:00:00 [rcu_s
  ..此处省略部分信息
  

  PPID：表示对应进程的父进程的PID号

  PRI：用户态优先级（人为）

  NI： nice值，内核态优先级，取值范围（-20~19），值越小，优先级越高

  ADDR：若是 - ，代表正在运行

  SZ：在swap交换分区的容量

  WCHAN：当前进程在内核中的名称

  STIME：启动时间

2.1.4：ps aux | grep "bash"命令

• 由于系统中运行的进程数量较多，需要查询某一个进程的信息时可以结合管道操作和grep命令进行过滤。

• 此命令可以过滤出包含“bash”的进程信息

• [root@localhost ~]# ps aux | grep "bash"
  root        655  0.0  0.0 115256   924 ?        S    23:04   0:00 /bin/bash /usr/sbin/ksmtuned
  root       1791  0.0  0.0  51332   580 ?        Ss   23:05   0:00 /usr/bin/ssh-agent /bin/sh -c exec -l /bin/bash -c "env GNOME_SHELL_SESSION_MODE=classic gnome-session --session gnome-classic"
  root       2422  0.0  0.1 116300  2864 pts/0    Ss+  23:05   0:00 bash
  root       2482  0.0  0.1 116044  2776 pts/1    Ss   23:06   0:00 -bash
  root       2536  0.0  0.0 112680   984 pts/1    S+   23:07   0:00 grep --color=auto bash
  
  

2.2：动态查看 top命令

• 使用ps命令查看到的是一个静态的进程信息，并不能连续的反馈出当前进程的运行状态

• top命令将会在当前终端以全屏交互式的界面显示进程排名，及时跟踪包括CPU，内存等系统资源占用情况

  默认情况下每三秒刷新一次

  作用类似于Windows系统中的任务管理器

2.2.1：top 命令

• top - 23:17:10 up 12 min,  3 users,  load average: 0.00, 0.04, 0.06
  Tasks: 185 total,   1 running, 184 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
  %Cpu(s):  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 99.7 id,  0.3 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
  KiB Mem :  1867024 total,   670880 free,   669584 used,   526560 buff/cache
  KiB Swap:  4194300 total,  4194300 free,        0 used.   986308 avail Mem 
  
     PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND       
    1833 root      20   0 1624108 168500  51624 S  0.0  9.0   0:02.26 gnome-shell   
    1983 root      20   0 1100816  63532  20704 S  0.0  3.4   0:00.10 evolution-cal+
    2083 root      20   0 1202856  59344  19216 S  0.0  3.2   0:00.08 evolution-cal+
    2040 root      20   0 1040248  59132  19108 S  0.0  3.2   0:00.06 evolution-cal+
    1994 root      20   0  884268  32724  14160 S  0.0  1.8   0:00.31 gnome-software
    1392 root      20   0  288368  30804  10276 S  0.0  1.6   0:00.40 X             
    1965 root      20   0 1026108  30296  18916 S  0.0  1.6   0:00.20 nautilus-desk+
  

• 操作选项

  M：以内存大小排序

  c：以CPU占用排序

  h：top程序在线帮助信息

  q：退出

• 上述输出信息中，开头的部分显示了系统任务（Tasks），CPU占用，内存占用（Mem），交换空间（Swap）等汇总信息，汇总信息下方依次显示当前进程的排名情况。相关信息含义如下

  1.系统任务（Tasks）信息：total，总进程数；running，正在运行的进程数；sleeping。休眠的进程数；stopped，中止的进程数；zombie，僵死无响应的进程数

  2.CUP占用信息：us，用户占用；sy，内核占用；ni，优先级调度占用；id，空闲CPU；wa，I/O等待占用；hi，硬件中断占用；si，软件中断占用；st，虚拟化占用。要了解空闲的CPU百分比，主要是看%id部分

  3.内存占用（Mem）信息：total，总内存空间；used，已用内存空间；free，空闲内存空间；buffers，缓存区域

  4.交换空间（Swap）占用：total，总交换空间；used，已用交换空间；free，空闲交换空间；cached，缓存空间

2.3：查看进程信息 pgrep 和 pstree

2.3.1：pgrep命令

• 当使用ps命令查询某个进程的PID信息时，往往需要结合grep命令对输出结果进行过滤，很不方便

• pgrep命令正是用来查询特定进程信息的专用工具

• pgrep命令可以根据进程的名称，运行该进程的用户，进程所在的终端等多重属性查询特定进程的PID号

• 通过pgrep命令可以指定进程的一部分名称进行查询，结合“-l"选项可以同时输出对应的进程名

• “-l”选项显示进程名
  [root@localhost ~]# pgrep -l "log"		'//查询进程名中包含“log”的进程及其PID号'
  282 xfs-log/sda2
  444 xfs-log/sda5
  445 xfs-log/sda1
  555 systemd-logind
  561 abrt-watch-log
  580 abrt-watch-log
  597 rsyslogd
  640 mcelog
  
  

  结合“-U”选项查询特定用户的进程
  “-t”选项查询在特定终端运行的进程
  tty=0  远程终端登录
  tty=1  本地终端登录
  [root@localhost ~]# pgrep -l -U lisi tty 1		'//查询在1终端的lisi 用户的进程'
  27483 bash
  27584 vim
  

2.3.2：pstree命令

• pstree命令以属性结构列出进程信息，可以更直观的判断各进程的相互关系（父，子进程）

• pstree命令默认情况下只显示各进程的名称

  “-p”选项，列出对应的PID号

  “-u”选项，列出对应的用户名

  “-a”选项，列出完整的命令信息

• [root@localhost ~]# pstree -aup		'//查看当前系统的进程树（包括各进程对应的PID号，用户名，完整命令等信息）'
  systemd,1 --switched-root --system --deserialize 21
    ├─ModemManager,601
    │   ├─{ModemManager},631
    │   └─{ModemManager},635
    ├─NetworkManager,667 --no-daemon
    │   ├─dhclient,791 -d -q -sf /usr/libexec/nm-dhcp-helper -pf...
    │   ├─{NetworkManager},676
    │   └─{NetworkManager},678
  ..省略部分信息
  

  [root@localhost ~]# pstree -ap lisi		'//查看用户lisi打开的进程及子进程的树结构'
   
  

• Windows系统开启后读取SAM文件

  Linux系统开机后读取passwd和shadow文件，随后读取/bin/bash 、/sbin/nologin文件

三：控制进程

3.1：启动进程

• Linux系统中可以

  用户手工启动进程

  按预定计划调度启动新的进程

3.1.1：手工启动

• 进程在前台运行时，用户必须等到该进程执行结束并退出后才能继续输入其他命令。运行耗时较长的操作可进入后台运行，进程在后台运行时，用户可以继续在当前终端输入其他命令，无需等待该进程结束。

• 前台启动：用户输入命令，直接执行程序

• 后台启动：在命令末尾加入“&”符号

  [root@localhost ~]# cp /dev/cdrom mycd.iso&		'//在后台运行复制镜像文件进程'
  [1] 3227		'//输出信息中心包括后台任务序号，PID号'
  
  

3.1.2：调度启动

• 有些任务非常费时，适合在相对空闲的时间进行，我们便可以使用调度安排启动
• at命令，设置一次性计划任务（如 12:30重启网络服务）
• crontab，命令，设置周期性计划任务（如 每周六18:00 备份数据库）

3.2：改变进程的运行方式

3.2.1：挂起当前进程 Ctrl+Z 组合键

• 将当前进程挂起，即调入后台并停止执行（对于速度缓慢，会耽误其他操作的进程使用）

3.2.2：查看后台进程 jobs 命令

• 查看处于后台的任务列表。
• 结合“-l”选项可以同时显示出该进程对应的PID号
• 输出结果中，每一行记录对应一个后台进程的状态信息，行首的数字代表该进程在后台的任务编号。
• 若当前终端没有后台进程，将不会显示任何信息

3.2.3：将后台的进程恢复运行 fg 命令

• 将后台进程恢复到前台运行，可以指定任务序号
• bg（BackGround）命令可以将后台中暂停执行的任务恢复运行，继续在后台执行操作
• fg（ForeGround）命令可以将后台任务恢复到前台运行
• 除非后台任务只有一个，否则bg和fg命令都需要指定后台进程的任务编号作为参数

3.3：终止进程执行

• 平常可以使用Ctrl + C组合键强制中断
• Ctrl + C组合键无法中止后，可以使用专门的进程中止工具 kill，killall，pkill

3.3.1：使用kill命令终止进程

• kill命令需要使用进程的PID号作为参数

• 若进程无法响应，可结合“-9”选项强行中止进程。强行中止进程可能会到时部分数据丢失，谨慎使用

3.3.2：使用killall命令终止进程

• killall命令通过进程名来中止进程，可终止指定名称所有进程（可理解为终止进程树）
• killall命令同样有“-9”选项，强制终止进程

3.3.3：☆☆☆使用pkill命令终止进程☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

• 根据特定条件终止相应的进程

• 常用命令选项：

  -U：根据进程所属的用户名终止相应的进程

  -t：根据进程所在的终端终止相应的进程

  管理员可以pkill 普通用户踢下线
  普通用户不可以pkill管理员
  [root@localhost ~]#pkill -9 -U “lisi”		
  

四：at一次性任务设置

• CentOS7系统中的计划任务是由at，cronie软件包提供，通过atd和crond这两个系统服务实现一次性，周期性的计划任务功能，并分别通过at，crontab命令进行计划任务设置
• 开启系统服务atd是at命令设置的计划任务的前提条件

4.1：☆☆☆at命令基本格式☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

• at [HH：MM] [yyyy-mm-dd]		'//at  时：分  年-月-日'
  

4.2：at命令使用顺序

• 查看时间–>设置时间–>输入命令–>Ctrl + D提交任务

• date：查看当前时间。设置任务，时间不可在当前时间之前

• 命令输入完成后按 Ctrl + D组合键提交任务即可

• [root@localhost ~]# date		'//查看当前时间'
  2019年 11月 13日 星期三 00:45:58 CST
  [root@localhost ~]# at 00:48 2019-11-13 		'//设置任务执行时间'
  at> pgrep -U root |wc -l > /tmp/ps.root			'//输入命令（统计该时间点系统中由root用户运行的进程数量，并将数值保存到/tmp/ps.root文件中）'
  at> 		'//按Ctrl + D组合键提交任务'
  job 1 at Wed Nov 13 00:48:00 2019
  [root@localhost ~]# cat /tmp/ps.root		'//查看任务完成情况'
  175
  
  

4.3：atq 命令，查看待执行任务的列表

• 对于已经设置，但并未执行的任务，可通过atq命令查看。（已经执行的任务不会出现）
• atq查看的任务列表，每个任务的序号不会变动，即便1-5个序号任务已经执行完毕，显示出的第六个未执行任务的序号也是6，而不会变成1。

4.4：atrm 命令，删除指定编号的at任务

• atrm命令用来删除指定编号的at任务，编号可以通过atq查看。
• 删除后的at任务不会出现在atq显示结果中。

五：☆☆☆crontab周期性任务设置☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

• crontab（定时任务）
• 使用crontab命令设置的计划任务可以按预设的周期重复执行，可以大大减轻重复性系统管理任务的操作
• 软件包cronie 提供crontab工具，系统服务crond和配置文件 /etc/crontab。
• 开启系统服务crond 是启动周期性任务的前提条件

5.1：crontab的配置文件和目录

• crond通过多个目录和文件设置计划任务，不同类型的任务由不同的配置文件来配置

5.1.1： /etc/crontab 全局配置文件

• 全局配置文件

• /etc/crontab 文件中设置的是维护Linux系统所需的任务

• Linux系统及相关程序在安装时自动设置

• 不建议用户手动修改此文件

• [root@localhost ~]# cat /etc/crontab		'//查看系统任务配置文件'
  SHELL=/bin/bash				'//设置执行计划任务的Shell环境'
  PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin			'//定义可执行命令及程序的路径'
  MAILTO=root				'//将任务输出信息发送到指定用户的邮箱'
  HOME=/ 			'//执行计划任务时使用的主目录'
  
  # For details see man 4 crontabs
  
  # Example of job definition:
  # .---------------- minute (0 - 59)		'//分钟范围：0-59'
  # |  .------------- hour (0 - 23)		'//小时范围：0-23'
  # |  |  .---------- day of month (1 - 31)		'//一个月的天数范围：1-31'
  # |  |  |  .------- month (1 - 12) OR jan,feb,mar,apr ...		'//月数范围：1-12'
  # |  |  |  |  .---- day of week (0 - 6) (Sunday=0 or 7) OR sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat		'//一周的天数范围： 0-6（周日用0或者7表示）'
  # |  |  |  |  |
  # *  *  *  *  * user-name  command to be executed
  
  

5.1.2：/etc/cron.*/ 系统默认设置

• 系统默认设置cron任务的配置文件存放目录

• 软件包crontabs安装后，会在/etc/cron.*/目录下生成存放一些系统默认设置的计划任务目录，设置了系统每个小时，每一天做些什么任务

• 例如：

  /etc/cron.hourly/ 目录下存放的是系统每小时要做的任务可执行脚本

  /etc/cron.daily/ 目录下存放的是系统每天要做的任务可执行脚本

  /etc/cron.weekly/ 目录下存放的是系统每周要做的任务可执行脚本

  /etc/cron.monthly/ 目录下存放的是系统每月要做的任务可执行脚本

• 这些是可执行脚本，不是cron配置文件，crond服务通过run-parts 工具调用执行这些脚本

5.1.3：☆☆☆/var/spool/cron/用户名 用户定义的位置☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

• 用户自行设置的cron计划任务将被保存到目录/var/spool/cron/中

• 用户使用crontab命令创建计划任务，就会在/var/spool/cron/目录下生产一个与用户名相同的文件

• 例如：root用户的cron计划任务保存在配置文件/var/spool/cron/root中

  [root@localhost ~]# ls -l /var/spool/cron/*
  ls: 无法访问/var/spool/cron/*: 没有那个文件或目录		'//没有创建任务'
  
  

• crond守护进程会自动检查上述三个文件，若有配置更改，就会载入内存，不需重启crond守护进程就可以使设置生效

5.2：使用crontab命令管理用户的计划任务

• 常用选项
  crontab -e [-u 用户名]  		'//编辑计划任务  e：edit，编辑，使用方式同Vim编辑器。'
  crontab -l [-u 用户名] 		'//查看计划任务  l：list，列表'
  crontab -r [-u 用户名]  		'//删除计划任务  r：remove，移除'
  
  crontab -l 		'//查看当前用户的计划列表'
  crontab -l -u lisi 		 '//查看lisi用户的计划任务'
  
  crontab -e 		'//可以操作删除一条计划任务'
  crontab -r 		'//删除用户所有的计划任务'
  

  • 命令格式： 时间周期设置 + 任务内容设置

  

• ☆☆☆分时日月周的取值范围和命令的说明☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

  字段	说明
  分钟	取值为0到59之间的任意整数
  小时	取值为0到23之间的任意整数
  日期	取值为1到31之间的任意整数
  月份	取值为1到12之间的任意整数
  星期	取值为0到7之间的任意整数,0或7代表星期日
  命令	要执行的命令或程序脚本

• 时间数值的特殊表示方法
  *  表示该范围内的任意时间
  ，  表示间隔的多个不连续的时间点
  -  表示一个连续的时间范围
  /  指定间隔的时间频率
  例如：
  0 17 * * 1-5  		 '//表示周一到周五每天17:00'
  30 8 * * 1，3，5 		'// 表示每周一，三，五的8点30分'
  0 8-18/2 * * * 		'// 表示8点到18点之间每2小时'
  0 * */3 * *  		'//表示每3天'
  

  • “分钟”字段应该填写一个具体的时间数值，不可是“*”，否则将会每一分钟都执行一次任务

• 实例

  如：每天15:30将/home/中zhangsan目录复制到/opt/中
  [root@localhost ~]# crontab -e		'//编辑计划任务'
  进入编辑列表开始编辑，操作类似vim 编辑器
  30 15 * * * /usr/bin/cp -r /home/zhangsan /opt/		'//在其中编辑好任务，wq保存退出'