Linux之进程及计划任务管理

一：程序，进程，线程的理论概述

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

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

• 一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程

• 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：静态查看进程信息-----ps命令

2.1.1：ps aux

• 以简单列表的形式显示出进程信息

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

[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

2.1.2：ps -elf

• 以长格式显示系统中的进程信息

ps命令基本格式
-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

[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

2.2：动态查看进程信息----top命令

• 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

[root@localhost ~]# top
top - 15:12:21 up  2:22,  7 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
Tasks: 243 total,   1 running, 242 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.0 us, 11.8 sy,  0.0 ni, 88.2 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  1867024 total,    68648 free,  1308412 used,   489964 buff/cache
KiB Swap:  4194300 total,  4158092 free,    36208 used.   321576 avail Mem 

   PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND                                        
 54848 root      20   0  157860   2192   1488 R  5.6  0.1   0:00.03 top                                            
     1 root      20   0  128164   4776   2672 S  0.0  0.3   0:02.64 systemd                                        
     2 root      20   0       0      0      0 S  0.0  0.0   0:00.01 kthreadd                                       
     3 root      20   0       0      0      0 S  0.0  0.0   0:00.88 ksoftirqd/0 
 
     ……………………省略部分内容

2.3：查看特定的进程信息----pgrep

-l 显示进程名
-U 查询特定用户的进程
-t 查询在特定终端运行的进程

“-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 zhangsan tty 1		'//查询在1终端的lisi 用户的进程'
27483 bash
27584 vim

2.4：以进程树的形式显示进程-----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'

三：控制进程

3.1：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		

3.2：调度启动

一些耗时长的任务，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即计划性任务
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）

3.3：改变进程的运行方式

3.3.1：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）

3.3.2：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

3.3.3：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 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 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

3.4：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，可结合“-9”选项强行中止进程

• kill PID号
• killall 进程名
  • 可终止指定名称所有进程
• 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

四：计划性任务

• 使用at命令，设置一次性计划任务
• 使用crontab命令，设置周期性计划任务

4.1：一次性计划任务----at命令

at命令

at [HH:MM] [yyyy-mm-dd]           //格式

• 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

4.1.1：atq 命令

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。

4.1.2：atrm 命令

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。

4.2：周期性任务----crontab

• 主要设置文件和目录
  • 全局配置文件，位于文件：/etc/crontab
  • 系统默认的设置，位于目录：/etc/cron.*/
  • 用户定义的设置，位于文件：/var/spool/cron/用户名
• 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'

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

实例：

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'

学习总结

• 查看进程的命令（ps、top、pgrep、pstree）
• 进程控制
  • 启动进程
  • 调度进程（Ctrl+Z组合键、jobs、bg、fg）
  • 终止进程（kill、killall、pkill）
• at命令设置一次性计划任务
• crontab命令可以设置周期性计划任务
• crontab计划任务的配置字段，依次为分钟、小时、日期、月份、星期