Day 21 进程管理

1.什么是进程

比如: 开发写的代码我们称为程序，那么将开发的代码运行起来。我们称为进程。
总结一句话就是: 当我们运行一个程序，那么我们将运行的程序叫进程。
PS1: 当程序运行为进程后，系统会为该进程分配内存，以及进程运行的身份和权限。
PS2: 在进程运行的过程中，系统会有各种指标来表示当前运行的状态。*

2.程序和进程的区别

1.程序是数据和指令的集合，是一个静态的概念。比如/bin/ls、/bin/cp等二进制文件。同时程序可以长期存在系统中。
2.进程是程序运行的过程，是一个动态的概念。进程是存在生命周期的概念的，也就是说进程会随着程序的终止而销毁，不会永久存在系统中。

3.进程的生命周期

生命周期就是指一个对象的生老病死。用处很广。

当父进程接收到任务调度时，会通过fock派生子进程来处理，那么子进程会继承父进程属性。
1.子进程在处理任务代码时，父进程会进入等待状态中...
2.子进程在处理任务代码后，会执行退出，然后唤醒父进程来回收子进程的资源。
3.如果子进程在处理任务过程中，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。
PS: 每个进程都父进程的PPID，子进程则叫PID。*

2.监控进程状态

程序在运行后，我们需要了解进程的运行状态。查看进程的状态分为: 静态和动态两种方式*

1.使用ps命令查看当前的进程状态(静态)

(1)示例、ps -aux常用组合，查看进程 用户、PID、占用cpu百分比、占用内存百分比、状态、执行的命令等*

状态	描述
USER	启动进程的用户
PID	进程运行的ID号
%CPU	进程占用CPU百分比
%MEM	进程占用内存百分比
VSZ	进程占用虚拟内存大小 (单位KB)
RSS	进程占用物理内存实际大小 (单位KB)
TTY	进程是由哪个终端运行启动的tty1、pts/0等 ?表示内核程序与终端无关
STAT	进程运行过程中的状态 man ps （/STATE）
START	进程的启动时间
TIME	进程占用 CPU 的总时间(为0表示还没超过秒)
COMMAND	程序的运行指令，[ 方括号 ] 属于内核态的进程。 没有 [ ] 的是用户态进程。

2.STAT状态的S、Ss、S+、R、R、S+等等，都是什么意思?

STAT基本状态	描述	STAT状态+符号	描述
R	进程运行	s	进程是控制进程， Ss进程的领导者，父进程
S	可中断睡眠	<	进程运行在高优先级上，S<优先级较高的进程
T	进程被暂停	N	进程运行在低优先级上，SN优先级较低的进程
D	不可中断睡眠	+	当前进程运行在前台，R+该表示进程在前台运行
Z	僵尸进程	l	进程是多线程的，Sl表示进程是以线程方式运行

案例一、PS命令查看进程状态切换

#1.在终端1上运行vim
[root@baozexu~]# vim oldboy

#2.在终端2上运行ps命令查看状态
[root@baozexu~]# ps aux|grep oldboy    #S表示睡眠模式，+表示前台运行
root      58118  0.4  0.2 151788  5320 pts/1    S+   22:11   0:00 oldboy
root      58120  0.0  0.0 112720   996 pts/0    R+   22:12   0:00 grep --color=auto oldboy
#在终端1上挂起vim命令，按下：ctrl+z 

#3.回到终端2再次运行ps命令查看状态
[root@baozexu ~]# ps aux|grep oldboy    #T表示停止状态
root      58118  0.1  0.2 151788  5320 pts/1    T    22:11   0:00 vim oldboy
root      58125  0.0  0.0 112720   996 pts/0    R+   22:12   0:00 grep --color=auto oldboy

案例二、PS命令查看不可中断状态进程

1.使用tar打包文件时，可以通过终端不断查看状态，由S+，R+变为D+
[root@baozexu ~]# tar -czf etc.tar.gz /etc/ /usr/ /var/

[root@baozexu ~]# ps aux|grep tar|grep -v grep
root      58467  5.5  0.2 127924  5456 pts/1    R+   22:22   0:04 tar -czf etc.tar.gz /etc/ 
[root@baozexu ~]# ps aux|grep tar|grep -v grep
root      58467  5.5  0.2 127088  4708 pts/1    S+   22:22   0:03 tar -czf etc.tar.gz /etc/ 
[root@baozexu ~]# ps aux|grep tar|grep -v grep
root      58467  5.6  0.2 127232  4708 pts/1    D+   22:22   0:03 tar -czf etc.tar.gz /etc/ 

2.使用top命令查看当前的进程状态(动态)

任务	含义
Tasks: 129 total	当然进程的总数
1 running	正在运行的进程数
128 sleeping	睡眠的进程数
0 stopped	停止的进程数
0 zombie	僵尸进程数
%Cpu(s): 0.7 us	系统用户进程使用CPU百分比
0.7 sy	内核中的进程占用CPU百分比，通常内核是于硬件进行交互
98.7 id	空闲CPU的百分比
0.0 wa	CPU等待IO完成的时间
0.0 hi	硬中断，占的CPU百分比
0.0 si	软中断，占的CPU百分比
0.0 st	比如虚拟机占用物理CPU的时间

PS: 如何理解中断这个东西

top 常见指令

字母	含义
h	查看帮出
1	数字1，显示所有CPU核心的负载
z	以高亮显示数据
b	高亮显示处于R状态的进程
M	按内存使用百分比排序输出
P	按CPU使用百分比排序输出
q	退出top

3.管理进程状态

当程序运行为进程后，如果希望停止进程，怎么办呢? 那么此时我们可以使用linux的kill命令对进程发送关闭信号。当然除了kill、还有killall，pkill

1.使用kill -l列出当前系统所支持的信号

虽然linux支持信号很多，但是我们仅列出我们最为常用的3个信号

数字编号	信号含义	信号翻译
1	SIGHUP	通常用来重新加载配置文件
9	SIGKILL	强制杀死进程
15	SIGTERM	终止进程，默认kill使用该信号

1.我们使用kill命令杀死指定PID的进程。

#1.给 vsftpd 进程发送信号 1,15
[root@baozexu ~]# yum -y install vsftpd
[root@baozexu ~]# systemctl start vsftpd
[root@baozexui ~]# 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@baozexu ~]# 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@baozexu ~]# 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@baozexu ~]# kill -9 9160

2.Linux系统中的killall、pkill命令用于杀死指定名字的进程。我们可以使用kill命令杀死指定进程PID的进程，如果要找到我们需要杀死的进程，我们还需要在之前使用ps等命令再配合grep来查找进程，而killall、pkill把这两个过程合二为一，是一个很好用的命令。

#例1、通过服务名称杀掉进程
[root@baozexu ~]# pkill nginx
[root@baozexu ~]# 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@baozexu ~]# pkill -9 -t pts/0

1.什么是中断
中断是系统用来响应硬件设备请求的一种机制，它会打断进程的正常调度和执行，然后调用内核中的中断处理程序来响应设备的请求。

2.为什么要有中断呢? "举个生活中的例子"
比如说你订了一份外卖，但是不确定外卖什么时候送到，也没有别的方法了解外卖的进度，但是，配送员送外卖是不等人的，到了你这儿没人取的话，就直接走人了。所以你只能苦苦等着，时不时去门口看看外卖送到没，而不能干其他事情。不过呢，如果在订外卖的时候，你就跟配送员约定好，让他送到后给你打个电话，那你就不用苦苦等待了，就可以去忙别的事情，直到电话一响，接电话、取外卖就可以了。* 这里的“打电话”，其实就是一个中断。
没接到电话的时候，你可以做其他的事情；只有接到了电话（也就是发生中断），你才要进行另一个动作：取外卖。
这个例子你就可以发现，中断其实是一种异步的事件处理机制，可以提高系统的并发处理能力。

3.中断会带来什么问题？
*由于中断处理程序会打断其他进程的运行，所以，为了减少对正常进程运行调度的影响，中断处理程序就需要尽可能快地运行。如果中断本身要做的事情不多，那么处理起来也不会有太大问题；但如果中断要处理的事情很多，中断服务程序就有可能要运行很长时间。特别是，中断处理程序在响应中断时，还会临时关闭中断。这就会导致上一次中断处理完成之前，其他中断都不能响应，也就是说中断有可能会丢失。

那么还是以取外卖为例：假如你订了 2 份外卖
一份主食和一份饮料，并且是由 2 个不同的配送员来配送。这次你不用时时等待着，两份外卖都约定了电话取外卖的方式。但是，问题又来了。当第一份外卖送到时，配送员给你打了个很长的电话，商量发票的处理方式。与此同时，第二个配送员也到了，也想给你打电话。但是很明显，因为电话占线（也就是关闭了中断响应），第二个配送员的电话是打不通的。所以，第二个配送员很可能试几次后就走掉了（也就是丢失了一次中断）。

4.好了回到系统中的软中断？
如果你弄清楚了“取外卖”的模式，那对系统的中断机制就很容易理解了。事实上，为了解决中断处理程序执行过长和中断丢失的问题，Linux 将中断处理过程分成了两个阶段，也就是上半部和下半部：上半部用来快速处理中断，它在中断禁止模式下运行，主要处理跟硬件紧密相关工作。下半部用来延迟处理上半部未完成的工作，通常以内核线程的方式运行。

比如说前面取外卖的例子，上半部就是你接听电话，告诉配送员你已经知道了，其他事儿见面再说，然后电话就可以挂断了；下半部才是取外卖的动作，以及见面后商量发票处理的动作。这样，第一个配送员不会占用你太多时间，当第二个配送员过来时，照样能正常打通你的电话。

5.接下来在看一个例子？
除了取外卖，我再举个最常见的网卡接收数据包的例子，让你更好地理解。网卡接收到数据包后，会通过硬件中断的方式，通知内核有新的数据到了。这时，内核就应该调用中断处理程序来响应它。对上半部来说，既然是快速处理，其实就是要把网卡的数据读到内存中，然后更新一下硬件寄存器的状态（表示数据已经读好了），最后再发送一个软中断信号，通知下半部做进一步的处理。而下半部被软中断信号唤醒后，需要从内存中找到网络数据，再按照网络协议栈，对数据进行逐层解析和处理，直到把它送给应用程序。

所以，这两个阶段你也可以这样理解：上半部直接处理硬件请求，也就是我们常说的硬中断，特点是快速执行；而下半部则是由内核触发，也就是我们常说的软中断，特点是延迟执行。

Linux软中断与硬中断小结
Linux 中的中断处理程序分为上半部和下半部：上半部对应硬件中断，用来快速处理中断。下半部对应软中断，用来异步处理上半部未完成的工作。Linux 中的软中断包括网络收发、定时、调度、等各种类型，可以通过查看 /proc/softirqs 来观察软中断的运行情况。

f: 经常听同事说大量的网络小包会导致性能问题，为什么呢?
q:因为大量的网络小包会导致频繁的硬中断和软中断？所以大量网络小包传输很慢，但如果将网络包一次传递，是不是会快很多呢？