day22-Linux基础学习进程管理（下）

一、管理进程状态

1、列出当前系统所支持的信号

使用kill -l列出当前系统所支持的信号

[root@oldboy ~]# kill -l
 1) SIGHUP       2) SIGINT       3) SIGQUIT      4) SIGILL       5) SIGTRAP
 6) SIGABRT      7) SIGBUS       8) SIGFPE       9) SIGKILL     10) SIGUSR1
11) SIGSEGV     12) SIGUSR2     13) SIGPIPE     14) SIGALRM     15) SIGTERM
16) SIGSTKFLT   17) SIGCHLD     18) SIGCONT     19) SIGSTOP     20) SIGTSTP
21) SIGTTIN     22) SIGTTOU     23) SIGURG      24) SIGXCPU     25) SIGXFSZ
26) SIGVTALRM   27) SIGPROF     28) SIGWINCH    29) SIGIO       30) SIGPWR
31) SIGSYS      34) SIGRTMIN    35) SIGRTMIN+1  36) SIGRTMIN+2  37) SIGRTMIN+3
38) SIGRTMIN+4  39) SIGRTMIN+5  40) SIGRTMIN+6  41) SIGRTMIN+7  42) SIGRTMIN+8
43) SIGRTMIN+9  44) SIGRTMIN+10 45) SIGRTMIN+11 46) SIGRTMIN+12 47) SIGRTMIN+13
48) SIGRTMIN+14 49) SIGRTMIN+15 50) SIGRTMAX-14 51) SIGRTMAX-13 52) SIGRTMAX-12
53) SIGRTMAX-11 54) SIGRTMAX-10 55) SIGRTMAX-9  56) SIGRTMAX-8  57) SIGRTMAX-7
58) SIGRTMAX-6  59) SIGRTMAX-5  60) SIGRTMAX-4  61) SIGRTMAX-3  62) SIGRTMAX-2
63) SIGRTMAX-1  64) SIGRTMAX

#最常用的3个信号
#kill -1    通常用来重新加载配置文件
#kill -9    强制杀死进程
#kill -15   终止进程，默认kill使用该信号

2、杀死指定PID的进程

#1.给 vsftpd 进程发送信号 1,15
[root@oldboy ~]# yum -y install vsftpd
[root@oldboy ~]# systemctl start vsftpd
[root@oldboy ~]# ps aux|grep vsftpd

#2.发送重载信号，例如 vsftpd 的配置文件发生改变，希望重新加载
[root@oldboy ~]# kill -1 9160

#3.发送停止信号，当然vsftpd 服务有停止的脚本 systemctl stop vsftpd
[root@oldboy ~]# kill 9160

#4.发送强制停止信号，当无法停止服务时，可强制终止信号
[root@oldboy ~]# kill -9 9160

3、杀死指定名字的进程

killall、pkill可以批量杀死进程。

#例1、通过服务名称杀掉进程
[root@oldboy ~]# pkill nginx
[root@oldboy ~]# killall nginx

#例2、使用pkill踢出从远程登录到本机的用户，终止pts/0上所有进程, 并且bash也结束（用户被强制退出）
[root@oldboy ~]# pkill -9 -t pts/0

二、管理后台进程

早期的时候大家都选择使用&符号将进程放入后台，然后在使用jobs、bg、fg等方式查看进程状态，不太好用。现在可以使用screen，非常好用。

1、jobs、bg、fg的使用

[root@oldboy ~]# sleep 3000 &     //运行程序(时)，让其在后台执行 
[root@oldboy ~]# sleep 4000       //^Z,将前台的程序挂起(暂停)到后台 
[2]+ Stopped sleep 4000

[root@oldboy ~]# ps aux |grep sleep
[root@oldboy ~]# jobs  //查看后台作业
[1]- Running sleep 3000 & 
[2]+ Stopped sleep 4000

[root@oldboy ~]# bg %2     //让作业 2 在后台运行
[root@oldboy ~]# fg %1     //将作业 1 调回到前台
[root@oldboy ~]# kill %1   //kill 1，终止 PID 为 1 的进程

[root@oldboy ~]# (while :; do date; sleep 2; done) & //进程在后台运行，但输出依然在当前终端
[root@oldboy ~]# (while :; do date; sleep 2; done) &>/dev/null &

2、screen的使用

#1.安装
[root@oldboy ~]# yum install screen -y

#2.开启一个screen窗口,指定名称
[root@oldboy ~]# screen -S wget_mysql

#3.在screen窗口中执行任务即可
[root@oldboy ~]# wget https://mirrors.aliyun.com/centos/7.6.1810/isos/x86_64/CentOS-7-x86_64-DVD-1810.iso

#4.平滑的退出screen,但不会终止screen中的任务。
ctrl+a+d
#注意: 如果使用 exit或ctrl+d 才算真的关闭screen窗口

#5.查看当前正在运行的screen有哪些
[root@oldboy ~]# screen -list
There is a screen on:
    22058.wget_mysql    (Detached)
1 Socket in /var/run/screen/S-root.

#6.进入正在运行的screen
[root@oldboy ~]# screen -r wget_mysql     
[root@oldboy ~]# screen -r 22058

三、进程的优先级[进阶]

1、什么优先级

优先级指的是优先享受资源，比如排队买票时，军人优先、老人优先等等。

2、系统中如何给进程配置优先级

在启动进程时，为不同的进程使用不同的调度策略。

nice 值越高：表示优先级越低，例如+19，该进程容易将CPU 使用量让给其他进程。
nice 值越低：表示优先级越高，例如-20，该进程更不倾向于让出CPU。

（1）查看进程的优先级

使用top或ps命令查看进程的优先级

#1.使用top可以查看nice优先级。  NI: 实际nice级别，默认是0。 PR: 显示nice值，-20映射到0，+19映射到39
PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
1083 root      20   0  298628   2808   1544 S  0.3  0.1   2:49.28 vmtoolsd
5    root       0 -20       0      0      0 S  0.0  0.0   0:00.00 kworker/0:+

#2.使用ps查看进程优先级
[root@oldboy ~]#  ps axo command,nice |grep sshd|grep -v grep
/usr/sbin/sshd -D             0
sshd: root@pts/2              0

（2）指定程序的优先级

nice 指定程序的优先级

语法格式：nice -n 优先级数字进程名称

#1.开启vim并且指定程序优先级为-5
[root@oldboy ~]#  nice -n -5 vim &
[1] 98417

#2.查看该进程的优先级情况
[root@oldboy ~]#  ps axo pid,command,nice |grep 98417
 98417 vim                         -5

（3）修改进程的优先级

renice命令修改一个正在运行的进程优先级。语法格式 renice -n 优先级数字进程pid

#1.查看sshd进程当前的优先级状态
[root@oldboy ~]# ps axo pid,command,nice |grep 折叠shd
 70840 sshd: root@pts/2              0
 98002 /usr/sbin/sshd -D             0
 
#2.调整sshd主进程的优先级
[root@oldboy ~]# renice -n -20 98002
98002 (process ID) old priority 0, new priority -20

#3.调整之后记得退出终端
[root@oldboy ~]# ps axo pid,command,nice |grep 折叠shd
 70840 sshd: root@pts/2              0
 98002 /usr/sbin/sshd -D           -20
[root@oldboy ~]# exit

#4.当再次登陆sshd服务，会由主进程fork子进程(那么子进程会继承主进程的优先级)
[root@oldboy ~]# ps axo pid,command,nice |grep 折叠shd
 98002 /usr/sbin/sshd -D           -20
 98122 sshd: root@pts/0            -20

四、系统平均负载[进阶]

[root@oldboy ~]# uptime
 04:49:26 up 2 days,  2:33,  2 users,  load average: 0.70, 0.04, 0.05
#前面几列，分别是当前时间、系统运行时间以及正在登录用户数。

# 而最后三个数字呢，依次则是过去 1 分钟、5 分钟、15 分钟的平均负载（Load Average）。

1、什么是平均负载

平均负载不就是单位时间内的 CPU 使用率吗？
上面的 0.70，就代表 CPU 使用率是 70%。
其实上并不是。

那到底如何理解平均负载:
平均负载是指单位时间内，系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，
也就是平均活跃进程数。

平均负载与 CPU 使用率并没有直接关系。

2、可运行状态和不可中断状态

（1）可运行状态进程，是指正在使用 CPU 或者正在等待 CPU 的进程，也就是我们ps 命令看到处于 R 状态的进程。

（2）不可中断进程，系统中最常见的是等待硬件设备的 I/O 响应，也就是我们 ps 命令中看到的 D 状态（也称为 Disk Sleep）的进程。

划重点，因此你可以简单理解为，平均负载其实就是单位时间内的活跃进程数。

3、平均负载合理时间

最理想的状态是每个 CPU 上都刚好运行着一个进程，这样每个 CPU 都得到了充分利用。所以在评判平均负载时，首先你要知道系统有几个 CPU，这可以通过 top 命令获取，或grep ‘model name’ /proc/cpuinfo。

假设现在在 4、2、1核的CPU上，如果平均负载为 2 时，意味着什么呢？
Q1.在4 个 CPU 的系统上，意味着 CPU 有 50% 的空闲。
Q2.在2 个 CPU 的系统上，意味着所有的 CPU 都刚好被完全占用。
Q3.而1 个 CPU 的系统上，则意味着有一半的进程竞争不到 CPU。

平均负载有三个数值，我们应该关注哪个呢?
（1）如果 1 分钟、5 分钟、15 分钟的三个值基本相同，或者相差不大，那就说明系统负载很平稳。
（2）但如果 1 分钟的值远小于 15 分钟的值，就说明系统最近 1 分钟的负载在减少，而过去 15 分钟内却有很大的负载。
（3）反过来，如果 1 分钟的值远大于 15 分钟的值，就说明最近 1 分钟的负载在增加，这种增加有可能只是临时性的，也有可能还会持续上升，所以就需要持续观察。

一旦 1 分钟的平均负载接近或超过了 CPU 的个数，就意味着系统正在发生过载的问题，这时就得分析问题，并要想办法优化了。

4、实际生产中的平均负载

那么在实际生产环境中，平均负载多高时，需要我们重点关注呢？

当平均负载高于 CPU 数量 70% 的时候，你就应该分析排查负载高的问题了。
一旦负载过高，就可能导致进程响应变慢，进而影响服务的正常功能。

但 70% 这个数字并不是绝对的，最推荐的方法，还是把系统的平均负载监控起来，然后根据更多的历史数据，判断负载的变化趋势。当发现负载有明显升高趋势时，比如说负载翻倍了，你再去做分析和调查。

5、平均负载与 CPU 使用率的关系

CPU 密集型进程，使用大量 CPU 会导致平均负载升高，此时这两者是一致的；
I/O 密集型进程，等待 I/O 也会导致平均负载升高，但 CPU 使用率不一定很高；
大量等待 CPU 的进程调度也会导致平均负载升高，此时的 CPU 使用率也会比较高。

6、平均负载案例分析实战

使用 stress、mpstat、pidstat 等工具，找出平均负载升高的根源。

stress 是 Linux 系统压力测试工具，这里我们用作异常进程模拟平均负载升高的场景。
mpstat 是多核 CPU 性能分析工具，用来实时查看每个 CPU 的性能指标，以及所有 CPU 的平均指标。
pidstat 是一个常用的进程性能分析工具，用来实时查看进程的 CPU、内存、I/O 以及上下文切换等性能指标。

#如果出现无法使用mpstat、pidstat命令查看%wait指标建议更新下软件包
wget http://pagesperso-orange.fr/sebastien.godard/sysstat-11.7.3-1.x86_64.rpm
rpm -Uvh sysstat-11.7.3-1.x86_64.rpm

（1）场景一：CPU 密集型进程

1）首先，在第一个终端运行 stress 命令，模拟一个 CPU 使用率 100% 的场景：

[root@oldboy ~]# stress --cpu 1 --timeout 600

2）接着，在第二个终端运行 uptime 查看平均负载的变化情况

# 使用watch -d 参数表示高亮显示变化的区域(注意负载会持续升高)
[root@oldboy ~]# watch -d uptime
17:27:44 up 2 days,  3:11,  3 users,  load average: 1.10, 0.30, 0.17

3）最后，在第三个终端运行 mpstat 查看 CPU 使用率的变化情况

# -P ALL 表示监控所有 CPU，后面数字 5 表示间隔 5 秒后输出一组数据
[root@oldboy ~]# mpstat -P ALL 5
Linux 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64 (m01)   2019年04月29日     _x86_64_    (1 CPU)

17时32分03秒  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
17时32分08秒  all   99.80    0.00    0.20    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
17时32分08秒    0   99.80    0.00    0.20    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

#单核CPU所以只有一个all和0

4）从终端二中可以看到，1 分钟的平均负载会慢慢增加到 1.00，而从终端三中还可以看到，正好有一个 CPU 的使用率为 100%，但它的 iowait 只有 0。

这说明，平均负载的升高正是由于 CPU 使用率为 100% 。

那么，到底是哪个进程导致了 CPU 使用率为 100% 呢？可以使用 pidstat 来查询

# 间隔 5 秒后输出一组数据
[root@oldboy ~]# pidstat -u 5 1
Linux 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64 (m01)   2019年04月29日     _x86_64_(1 CPU)

17时33分21秒   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command
17时33分26秒     0    110019   98.80    0.00    0.00   98.80     0  stress

#从这里可以明显看到，stress 进程的 CPU 使用率为 100%。

（2）场景二：I/O 密集型进程

1）首先运行 stress 命令，模拟 I/O 压力，即不停地执行 sync

[root@oldboy ~]# stress  --io 1 --timeout 600s

2）然后在第二个终端运行 uptime 查看平均负载的变化情况：

[root@oldboy ~]# watch -d uptime
18:43:51 up 2 days,  4:27,  3 users,  load average: 1.12, 0.65, 0.00

3）最后第三个终端运行 mpstat 查看 CPU 使用率的变化情况：

# 显示所有 CPU 的指标，并在间隔 5 秒输出一组数据
[root@oldboy ~]# mpstat -P ALL 5
Linux 3.10.0-693.2.2.el7.x86_64 (bgx.com)   2019年05月07日     _x86_64_    (1 CPU)

14时20分07秒  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
14时20分12秒  all    0.20    0.00   82.45   17.35    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
14时20分12秒    0    0.20    0.00   82.45   17.35    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

#会发现cpu的与内核打交道的sys占用非常高

4）那么到底是哪个进程，导致 iowait 这么高呢？用 pidstat 来查询

# 间隔 5 秒后输出一组数据，-u 表示 CPU 指标
[root@oldboy ~]# pidstat -u 5 1
Linux 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64 (m01)   2019年04月29日     _x86_64_(1 CPU)
18时29分37秒   UID       PID    %usr %system  %guest   %wait    %CPU   CPU  Command
18时29分42秒     0    127259   32.60    0.20    0.00   67.20   32.80     0  stress
18时29分42秒     0    127261    4.60   28.20    0.00   67.20   32.80     0  stress
18时29分42秒     0    127262    4.20   28.60    0.00   67.20   32.80     0  stress

#可以发现，还是 stress 进程导致的。

（3）场景三：大量进程的场景

当系统中运行进程超出 CPU 运行能力时，就会出现等待 CPU 的进程。

1）首先，使用 stress，模拟4 个进程

[root@oldboy ~]# stress -c 4 --timeout 600

2）由于系统只有 1 个 CPU，明显比 4 个进程要少得多，因而，系统的 CPU 处于严重过载状态

[root@oldboy ~]# watch -d uptime
19:11:07 up 2 days,  4:45,  3 users,  load average: 4.65, 2.65, 4.65

3）然后，再运行 pidstat 来看一下进程的情况：

# 间隔 5 秒后输出一组数据
[root@oldboy ~]# pidstat -u 5 1
平均时间:   UID       PID    %usr %system  %guest   %wait    %CPU   CPU  Command
平均时间:     0    130290   24.55    0.00    0.00   75.25   24.55     -  stress
平均时间:     0    130291   24.95    0.00    0.00   75.25   24.95     -  stress
平均时间:     0    130292   24.95    0.00    0.00   75.25   24.95     -  stress
平均时间:     0    130293   24.75    0.00    0.00   74.65   24.75     -  stress

可以看出，4 个进程在争抢 1 个 CPU，每个进程等待 CPU 的时间（也就是代码块中的 %wait 列）高达 75%。这些超出 CPU 计算能力的进程，最终导致 CPU 过载。

平均负载与CPU的归纳
平均负载提供了一个快速查看系统整体性能的手段，反映了整体的负载情况。

但只看平均负载本身，我们并不能直接发现，到底是哪里出现了瓶颈。

所以，在理解平均负载时，也要注意：

平均负载高有可能是 CPU 密集型进程导致的；
平均负载高并不一定代表 CPU 使用率高，还有可能是 I/O 更繁忙了；

当发现负载高的时候，你可以使用 mpstat、pidstat 等工具，辅助分析负载的来源。

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