Centos7.5-系统进程管理

本节所讲内容：

• 10.1 进程概述和ps查看进程工具
• 10.2 uptime查看系统负载-top动态管理进程
• 10.3 前后台进程切换- nice进程优先级-实战screen后台执行命令

10.1 进程概述和ps管理进程
10.1.1 什么是进程？

进程是已启动的可执行程序的运行实例，进程有以下组成部分：

• • 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

程序： 二进制文件，静态 /bin/date,/usr/sbin/sshd
进程： 是程序运行的过程， 动态，有生命周期及运行状态。
下图所示的是进程的生命周期：

描述如下：

• 父进程复制自己的地址空间（fork [fɔ:k] 分叉）创建一个新的（子）进程结构。每个新进程分配一个唯一的进程 ID
  （PID），满足跟踪安全性之需。PID 和 父进程 ID
  （PPID）是子进程环境的元素，任何进程都可以创建子进程，所有进程都是第一个系统进程的后代。

centos5或6PID为1的进程是： init
centos7 PID为1的进程是： systemd

• 僵尸进程：一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵尸进程。

用自己的话表达:父进程退出了， 子进程没有退出， 那么这些子进程就没有父进程来管理了，就变成僵尸进程。
10.1. 2 进程的属性

• 进程ID（PID)：是唯一的数值，用来区分进程

• 父进程的ID（PPID)

• 启动进程的用户ID（UID）和所归属的组（GID）

• 进程状态：状态分为运行R、休眠S、僵尸Z

• 进程执行的优先级

• 进程所连接的终端名

• 进程资源占用：比如占用资源大小（内存、CPU占用量）

10.1.3 使用ps查看进程工具

1、ps查看进程工具
例1：常用的参数：

a: 显示跟当前终端关联的所有进程
u: 基于用户的格式显示（U: 显示某用户ID所有的进程）
x: 显示所有进程，不以终端机来区分

例2：常用的选项组合是 ps -aux

[root@xuegod63 ~]# ps -axu | more

注： 最后一列[xxxx] 使用方括号括起来的进程是内核态的进程。 没有括起来的是用户态进程。
上面的参数输出每列含意：

USER: 启动这些进程的用户
PID: 进程的ID
%CPU 进程占用的CPU百分比； 
%MEM 占用内存的百分比； 
VSZ：进程占用的虚拟内存大小（单位：KB） 
RSS：进程占用的物理内存大小（单位：KB） 
STAT：该程序目前的状态，Linux进程有5种基本状态：
R ：该程序目前正在运作，或者是可被运作；
     S ：该程序目前正在睡眠当中 (可说是 idle 状态啦！)，但可被某些讯号(signal) 唤醒。
     T ：该程序目前正在侦测或者是停止了；
Z ：该程序应该已经终止，但是其父程序却无法正常的终止他，造成 zombie (疆尸) 程序的状态
D  不可中断状态.  

5个基本状态后，还可以加一些字母，比如：Ss、R+，如下图：

它们含意如下:：

<: 表示进程运行在高优先级上
N: 表示进程运行在低优先级上
L: 表示进程有页面锁定在内存中
s: 表示进程是控制进程
l: 表示进程是多线程的
+: 表示当前进程运行在前台
START：该 process 被触发启动的时间；
TIME ：该 process 实际使用 CPU 运作的时间。
COMMAND：该程序的实际指令

例1： 查看进程状态

[root@xuegod63 ~]# vim a.txt

在另一个终端执行：

[root@xuegod63 ~]# ps -aux | grep a.txt   #查看状态 S表示睡眠状态， + 表示前台
root      4435  0.0  0.2 151752  5292 pts/1    S+   20:52   0:00 vim a.txt
root      4661  0.0  0.0 112676   996 pts/0    S+   21:05   0:00 grep --color=auto a.txt
在vim a.txt 这个终端上  按下： ctrl+z  
[1]+  已停止               vim a.txt

在另一个终端执行：

[root@xuegod63 ~]# ps -aux | grep a.txt    #查看状态 T表示停止状态
root      4435  0.0  0.2 151752  5292 pts/1    T    20:52   0:00 vim a.txt
root      4675  0.0  0.0 112676   996 pts/0    S+   21:05   0:00 grep --color=auto a.txt

注：

ctrl-c 是发送 SIGINT 信号，终止一个进程
ctrl-z 是发送 SIGSTOP信号，挂起一个进程。将作业放置到后台(暂停)
ctrl-d 不是发送信号，而是表示一个特殊的二进制值，表示 EOF。代表输入完成或者注销

例2： D 不可中断状态

[root@xuegod63 ~]# tar -zcvf usr-tar.gz /usr/   
#然后在另一个终端不断查看状态，由S+，R+变为D+

2、ps常用的参数： ps -ef

-e  显示所有进程
	  -f  显示完整格式输出
我们常用的组合： ps -ef

包含的信息如下

UID: 启动这些进程的用户
PID: 进程的ID
PPID: 父进程的进程号
C: 进程生命周期中的CPU利用率
STIME: 进程启动时的系统时间
TTY: 表明进程在哪个终端设备上运行。如果显示  ?表示与终端无关，这种进程一般是内核态进程。另外， tty1-tty6 是本机上面的登入者程序，若为 pts/0 等，则表示运行在虚拟终端上的进程。
TIME: 运行进程一共累计占用的CPU时间
CMD: 启动的程序名称

例1：测试CPU使用时间。

dd if=/dev/zero of=/a.txt count=10 bs=100M
[root@localhost ~]# ps -axu | grep dd

注：

ps aux 是用BSD的格式来显示进程。
ps -ef 是用标准的格式显示进程

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10.2 uptime查看系统负载-top动态管理进程
10.2.1 uptime查看CPU负载工具

[root@localhost ~]# uptime
13:22:30 up 20days,  2 users,  load average: 0.06, 0.60, 0.48

弹出消息含意如下：

13:22:30	当前时间
up 20days	系统运行时间 ，说明此服务器连续运行20天了
2 user	当前登录用户数

load average: 0.06, 0.60, 0.48 系统负载，即任务队列的平均长度。 三个数值分别为 1分钟、5分钟、15分钟前到现在的平均值。
任务队列的平均长度是什么？
大厅排除买票：

这时队列是4:
cpu队列数为3时，如图：

任务队列的平均长度 懂：1 不懂：2

互动：例1：找出当前系统中，CPU负载过高的服务器？

• 服务器1： load average: 0.15, 0.08, 0.01 1核
• 服务器2： load average: 4.15, 6.08, 6.01 1核
• 服务器3： load average: 10.15, 10.08, 10.01 4核

答案：服务器2
如果服务器的CPU为1核心，则load average中的数字 >=3 负载过高，如果服务器的CPU为4核心，则load average中的数字 >=12 负载过高。
经验：单核心，1分钟的系统平均负载不要超过3，就可以，这是个经验值。
如下图： 1人只能买1张票，排第四的人可能会急。 所以我们认为超过3就升级CPU

10.2.2 top命令

[root@xuegod63 ~]# top #top弹出的每行信息含意如下：
第一行内容和uptime弹出的信息一样
进程和CPU的信息( 第二、三行)

当有多个CPU时，这些内容可能会超过两行。内容如下：

Tasks: 481 total	进程总数
1 running	正在运行的进程数
480 sleeping	睡眠的进程数
0 stopped	停止的进程数
0 zombie	僵尸进程数
Cpu(s): 0.0% us	系统用户进程使用CPU百分比。 
0.0% sy	内核中的进程占用CPU百分比
0.0% ni	用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比
98.7% id	空闲CPU百分比
0.0% wa	cpu等待I/0完成的时间总量。

测试：

• 终端1：执行：top
• 终端2：dd if=/dev/zero of=/a.txt count=10 bs=100M
• 终端3：dd if=/dev/zero of=/a.txt count=10 bs=100M

如下：

0.0% hi（了解）

• 硬中断消耗时间 硬中断，占的CPU百分比。1.
  硬中断是由硬件产生的，比如，像磁盘，网卡，键盘，时钟等。每个设备或设备集都有它自己的IRQ（中断请求）。基于IRQ，CPU可以将相应的请求分发到对应的硬件驱动上（注：硬件驱动通常是内核中的一个子程序，而不是一个独立的进程）。#
  hi -> Hardware IRQ: The amount of time the CPU has been servicing
  hardware interrupts.

0.0% si（了解）

• 软中断消耗时间 软中断，占的CPU百分比。1.
  通常，软中断是一些对I/O的请求。这些请求会调用内核中可以调度I/O发生的程序。对于某些设备，I/O请求需要被立即处理，而磁盘I/O请求通常可以排队并且可以稍后处理。根据I/O模型的不同，进程或许会被挂起直到I/O完成，此时内核调度器就会选择另一个进程去运行。I/O可以在进程之间产生并且调度过程通常和磁盘I/O的方式是相同。#
  si -> Software Interrupts.: The amount of time the CPU has been
  servicingsoftware interrupts.
  0.0 st （steal 偷） st：虚拟机偷取物理的时间。比如：物理机已经运行了KVM，XEN虚拟机。KVM虚拟机占用物理机的cpu时间

内存信息(第四五行)

内容如下：

Mem: 2033552k total	物理内存总量

340392k used	使用的物理内存总量
1376636k free	空闲内存总量
316524k buff/cache	用作内核缓存的内存量。
和free -k 一个意思
 

Swap: 2017948k total	交换区总量
0k used	使用的交换区总量
192772k free	空闲交换区总量
1518148 avail Mem	总的可利用内存是多少
注：如果swap分区，被使用，那么你的内存不够用了。

第7行进程信息

列名 含义

PID	进程id
USER	进程所有者的用户名
PR	优先级（由内核动态调整），用户不能
NI	进程优先级。 nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级，用户可以自己调整
VIRT（virtual memory usage）	虚拟内存，是进程正在使用的所有内存（ps中标为VSZ）
VIRT：virtual memory usage 虚拟内存
1、进程“需要的”虚拟内存大小，包括进程使用的库、代码、数据等
2、假如进程申请100m的内存，但实际只使用了10m，那么它会增长100m，而不是实际的使用量
RES（resident memory usage）	是进程所使用的物理内存。实际实用内存（ps中标为RSS）
RES：resident memory usage 常驻内存
1、进程当前使用的内存大小，但不包括swap out
2、包含其他进程的共享
3、如果申请100m的内存，实际使用10m，它只增长10m，与VIRT相反
4、关于库占用内存的情况，它只统计加载的库文件所占内存大小
SHR	共享内存大小，单位kb
SHR：shared memory 共享内存
1、除M了自身进程的共享内存，也包括其他进程的共享内存
2、虽然进程只使用了几个共享库的函数，但它包含了整个共享库的大小
3、计算某个进程所占的物理内存大小公式：RES – SHR
4、swap out后，它将会降下来
S	进程状态。
            D=不可中断的睡眠状态
            R=运行中或可运行
            S=睡眠中
            T=已跟踪/已停止
            Z=僵停
%CPU	上次更新到现在的CPU时间占用百分比
%MEM	进程使用的物理内存百分比
TIME+	进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
COMMAND	命令名/命令行

top快捷键：

默认3s刷新一次，按s修改刷新时间
按空格 ：立即刷新。
q退出
P：按CPU排序
M：按内存排序
T按时间排序
p: 进程IP，查看某个进程状态
数字键1：显示每个内核的CPU使用率
u/U：指定显示的用户 
h:帮助

例1：运行top，依次演示一下top的快捷键，让大家看一下效果
例2：使用TOP动态只查看某个或某些进程的信息
找到进程ID

[root@localhost ~]# ps -axu | grep vim
Warning: bad syntax, perhaps a bogus '-'? See /usr/share/doc/procps-3.2.8/FAQ
root      9667  0.0  0.2 143620  3344 pts/1    S<+  19:15   0:00 vim a.txt
[root@localhost ~]# top -p 9667

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10.2.3 实战1：找出系统中使用CPU最多的进程

运行top ， 找出使用CPU最多的进程 ，按大写的P，可以按CPU使用率来排序显示

互动：在linux系统中一个进程，最多可以使用100%cpu对吗？
如下图，可以看到dirtycow（脏牛漏洞，用于提权） 进程使用196.8%

这是你第一次看见： 1
如果你的4核心的cpu，你可以运行400%

10.2.4 lsof命令

lsof命令用于查看你进程打开的文件，打开文件的进程，进程打开的端口(TCP、UDP)

-i<条件>：列出符合条件的进程。（4、6、协议、:端口、 @ip ）
-p<进程号>：列出指定进程号所打开的文件；

例：

[root@xuegod63 ~]# vim a.txt
[root@xuegod63 ~]# ps -axu | grep a.txt
root     43641  0.8  0.2 151744  5280 pts/3    S+   18:19   0:00 vim a.txt
root     43652  0.0  0.0 112676   996 pts/1    S+   18:19   0:00 grep --color=auto a.txt
[root@xuegod63 ~]# lsof -p  43641  #一般用于查看木马进程，在读哪些文件
[root@xuegod63 ~]# lsof -i :22    #用于查看端口，或查看黑客开启的后门端口是哪个进程在使用

10.2.4 pstree工具使用

pstree：（display a tree of processes）以树状图显示进程，只显示进程的名字，且相同进程合并显示。
格式：pstree 或 pstree -p
以树状图显示进程，还显示进程PID。

[root@xuegod63 ~]# pstree -p

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10.3 前后台进程切换- nice进程优先级-实战screen后台执行命令
10.3.1 Linux后台进程与前台进程的区别

• 前台进程:是在终端中运行的命令，那么该终端就为进程的控制终端，一旦这个终端关闭，这个进程也随着消失
• 后台进程:
  也叫守护进程（Daemon），是运行在后台的一种特殊进程，不受终端控制，它不需要与终端交互；Linux的大多数服务器就是用守护进程实现的。比如，Web服务器httpd等。

10.3.2 进程的前台与后台运行

跟系统任务相关的几个命令（了解）：

&	用在一个命令的最后，可以把这个命令放到后台执行.
ctrl + z	 将一个正在前台执行的命令放到后台，并且暂停.
jobs	查看当前有多少在后台运行的进程.它是一个作业控制命令
fg（foreground process）	 将后台中的命令调至前台继续运行, 如果后台中有多个命令，可以用 fg %jobnumber将选中的命令调出，%jobnumber是通过jobs命令查到的后台正在执行的命令的序号(不是pid)  
bg(background process)	将一个在后台暂停的命令，变成继续执行; 如果后台中有多个命令，可以用bg %jobnumber将选中的命令调出，%jobnumber是通过jobs命令查到的后台正在执行的命令的序号(不是pid)
实战恢复被挂起的进程（了解）

例： vim a.txt 按下： ctrl+z

[root@xuegod63 ~]#  vim a.txt     #打开后，然后执行 ctrl+z
[1]+  已停止               vim a.txt
[root@xuegod63 ~]# ps -axu | grep vim 
root     43710  0.8  0.2 151744  5304 pts/3    T    18:26   0:00 vim a.txt
root     43720  0.0  0.0 112676   984 pts/3    S+   18:26   0:00 grep --color=auto vim
[root@xuegod63 ~]# jobs      #查看当前有多少在后台运行的进程
[1]+  已停止               vim a.txt
[root@xuegod63 ~]# fg 1   #将后台挂起的进程恢复到前台运行

10.3.3 kill关闭进程

关闭进程3个命令：kill killall pkill 
kill关闭进程：kill 进程号  关闭单个进程
killall和pkill 命令用于杀死指定名字的进程
通过信号的方式来控制进程的
kill -l   =====> 列出所有支持的信号（了解）   用最多的是： 9 信号
 
信号编号  信号名
1）		SIGHUP     重新加载配置
2）	 	SIGINT      键盘中断  crtl+c
3)    	SIGQUIT     退出
9）      SIGKILL      强制终止
15）     SIGTERM    终止（正常结束），缺省信号
18） 	SIGCONT    继续
19）   	SIGSTOP     停止
20）	     SIGTSTP     暂停 crtl+z
例1： kill和killall终止进程
[root@xuegod63 ~]# kill -9 2342  
[root@xuegod63 ~]# killall sshd
[root@xuegod63 ~]# pkill sshd

10.3.4 进程的优先级管理

优先级取值范围为（-20,19），越小优先级越高, 默认优先级是0

• 命令1：nice 指定程序的运行优先级

• 格式：nice n command

• 命令2：renice 改变程序的运行优先级

• 格式：renice -n pid

• 例1：指定运行vim的优先级为5

  [root@xuegod63 ~]# nice -n 5 vim a.txt

输入内容，然后ctrl+z 挂起

通过ps查看这个文件的PID号

[root@xuegod63 ~]# ps -aux|grep vim

通过top命令查看优先级

[root@xuegod63 ~]# top -p 26154

改变正在运行的进程的优先级

10.3.5 实战：使用screen后台实时执行命令备份命令

实战场景：公司晚上需要备份1T数据，我在xshell上直接执行备份脚本back.sh可以吗？ 或直接运行back.sh & 放到后台运行可以吗？ 当关了xshell后，back.sh & 还在后台执行吗？
答：xshell长时间连接，如果本地网络偶尔断开或xshell不小心关闭，都会让后台运行的备份命令停止运行的。正确做法使用： srceen

10.3.6 screen概述和安装

Screen中有会话的概念,，用户可以在一个screen会话中创建多个screen窗口，在每一个screen窗口中就像操作一个真实的telnet/SSH连接窗口那样。

• 安装screen软件包

rpm -ivh /mnt/Packages/screen-4.1.0-0.23.20120314git3c2946.el7_2.x86_64.rpm
或者
[root@xuegod63 ~]# yum -y install screen
10.3.7 screen使用方法

直接在命令行键入screen命令回车，如下图

[root@xuegod63 ~]# screen

Screen将创建一个执行shell的全屏窗口。你可以执行任意shell程序，就像在ssh窗口中那样

例如，我们在做某个大型的操作但是突然之间断开：
实战：使用screen后台实时执行命令备份命令

[root@xuegod63 ~]# screen     #进入
[root@xuegod63 ~]# vim a.txt   #执行命令， 或执行你自己需要运行的备份命令
此时想离开一段时间，但还想让这个命令继续运行
[root@xuegod63 ~]#      #在screen当前窗口键入快捷键Ctrl+a+d 
[detached from 44074.pts-3.xuegod63]        #分离出来独立的一个会话
detached  [dɪˈtætʃt]   分离，独立

半个小时之后回来了，找到该screen会话：
[root@tivf06 ~]# screen -ls    #查看已经建立的会话ID
There is a screen on:
         44074.pts-1.tivf06      (Detached)
1 Socket in /tmp/screens/S-root.
重新连接会话：
[root@xuegod63 ~]# screen -r 44074    
root@xuegod63 ~]# exit    #不想使用screen 会话了，执行：exit退出。

附：常用screen参数
screen -S test  ->      新建一个叫test的会话
screen -ls     ->      列出当前所有的会话
screen -r test  ->      回到test会话

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总结：

• 10.1 进程概述和ps查看进程工具
• 10.2 uptime查看系统负载-top动态管理进程
• 10.3 前后台进程切换- nice进程优先级-实战screen后台执行命令