Linux系统的进程和计划任务

进程和计划任务

内核功用：进程管理、内存管理、文件系统、网络功能、驱动程序、安全功能等

1程序

1.1什么是程序

• 是一组计算机能识别和执行的指令，运行于电子计算机上，满足人们某种需求的信息化工具
• 用于描述进程要完成的功能，是控制进程执行的指令集

2进程

2.1什么是进程

运行中的程序的一个副本，是被载入内存的一个指令集合，是资源分配的单位

• 进程ID（Process ID，PID）号码被用来标记各个进程
• UID、GID、和SELinux语境决定对文件系统的存取和访问权限
• 通常从执行进程的用户来继承
• 存在生命周期
• 都由其父进程创建

2.2进程具有的特征：

• 动态性：进程是程序的一次执行过程，是临时的，有生命期的，是动态产生，动态消亡的；
• 并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行；
• 独立性：进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；
• 结构性：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

僵尸’进程:
一个进程结束了，但是如果该进程的父进程已经先结束了，那么该进程就不会变成僵尸进程，因为每个进程结束的时候，系统都会扫描当前系统中所运行的所有进程，看有没有哪个进程是刚刚结束的这个进程的子进程，如果是的话，就由Init来接管它，成为它的父进程，子进程退出后init会回收其占用的相关资源。但是当子进程比父进程先结束，而父进程又没有回收子进程，释放子进程占用的资源，此时子进程将成为一个僵厂进程。

父进程退出 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

子进程已经结束了，父进程没有意识到，

线程

在早期的操作系统中并没有线程的概念，进程是能拥有资源和独立运行的最小单位，也是程序执行的最小单
位。任务调度采用的是时间片轮转的抢占式调度方式，而进程是任务调度的最小单位，每个进程有各自独立的
一块内存，使得各个进程之间内存地址相互隔离。
后来，随着计算机的发展，对CPU的要求越来越高，进程之间的切换开销较大，已经无法满足越来越复杂的程
序的要求了。于是就发明了线程。
线程是程序执行中一个单一的顺序控制流程，是程序执行流的最小单元，是处理器调度和分派的基本单位。一
个进程可以有一个或多个线程，各个线程之间共享程序的内存空间(也就是所在进程的内存空间)。一个标准的
线程由线程ID、当前指令指针(PC)、寄存器和堆栈组成。而进程由内存空间(代码、数据、进程空间、打开的
文件)和一个或多个线程组成。


区别
线程是程序执行的最小单位，而进程是操作系统分配资源的最小单位；
一个进程由一个或多个线程组成，线程是一个进程中代码的不同执行路线；
进程之间相互独立，但同一进程下的各个线程之间共享程序的内存空间(包括代码段、数据集、堆等)及一些进
程级的资源(如打开文件和信号)，某进程内的线程在其它进程不可见；
调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多

3进程管理相关命令

进程的管理主要是指进程的关闭与重启。我们一般关闭或重启软件，都是关闭或重启它的程序，而不是直接操作进程的。比如，要重启 apache 服务，一般使用命令"service httpd restart"重启 apache的程序。systemctl httpd start

那么，可以通过直接管理进程来关闭或重启 apache 吗？答案是肯定的，这时就要依赖进程的信号（Signal）了。我们需要给予该进程 信号，告诉进程我们想要让它做什么。

系统中可以识别的信号较多，我们可以使用命令"kill -l"或"man 7 signal"来查询

号代号	信号名称	说 明
1	SIGHUP	该信号让进程立即关闭.然后重新读取配置文件之后重启
2	SIGINT	程序中止信号，用于中止前台进程。相当于输出 Ctrl+C 快捷键
3	SIGQUIT	退出
8	SIGFPE	在发生致命的算术运算错误时发出。不仅包括浮点运算错误，还包括溢出及除数为 0 等其他所有的算术运算错误
9	SIGKILL	用来立即结束程序的运行。本信号不能被阻塞、处理和忽略。般用于强制中止进程
14	SIGALRM	时钟定时信号，计算的是实际的时间或时钟时间。alarm 函数使用该信号
15	SIGTERM	正常结束进程的信号，kill 命令的默认信号。如果进程已经发生了问题，那么这 个信号是无法正常中止进程的，这时我们才会尝试 SIGKILL 信号，也就是信号 9
18	SIGCONT	该信号可以让暂停的进程恢复执行。本信号不能被阻断
19	SIGSTOP	该信号可以暂停前台进程，相当于输入 Ctrl+Z 快捷键。本信号不能被阻断

3.1ps命令

ps 即 process state，可以进程当前状态的快照，默认显示当前终端中的进程，Linux系统各进程的相关信息均保存在/proc/数字 目录下的各文件中

查看静态的进程统计信息

支持三种选项：

1. UNIX选项 如: -A -e
2. GNU选项 如: --help
3. BSD选项 如: a

• “ps aux” 可以查看系统中所有的进程；
• “ps -le” 可以查看系统中所有的进程，而且还能看到进程的父进程的 PID 和进程优先级；
• “ps -l” 只能看到当前 Shell 产生的进程；

常用选项

• 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
• k|–sort 属性 对属性排序,属性前加 - 表示倒序

ps aux

表头	含义
USER	该进程是由哪个用户产生的。
PID	进程的 ID。
%CPU	该进程占用 CPU 资源的百分比，占用的百分比越高，进程越耗费资源。
%MEM	该进程占用物理内存的百分比，占用的百分比越高，进程越耗费资源。
VSZ	该进程占用虚拟内存的大小，单位为 KB。
RSS	该进程占用实际物理内存的大小，单位为 KB。
TTY	该进程是在哪个终端运行的。其中，tty1 ~ tty7 代表本地控制台终端（可以通过 Alt+F1 ~ F7 快捷键切换不同的终端），tty1~tty6 是本地的字符界面终端，tty7 是图形终端。pts/0 ~ 255 代表虚拟终端，一般是远程连接的终端，第一个远程连接占用 pts/0，第二个远程连接占用 pts/1，依次増长。
STAT	进程状态。常见的状态有以下几种： -D：不可被唤醒的睡眠状态，通常用于 I/O 情况。 -R：该进程正在运行。 -S：该进程处于睡眠状态，可被唤醒。 -T：停止状态，可能是在后台暂停或进程处于除错状态。 -W：内存交互状态（从 2.6 内核开始无效）。 -X：死掉的进程（应该不会出现）。 -Z：僵尸进程。进程已经中止，但是还是占用硬件资源。 -<：高优先级（以下状态在 BSD 格式中出现）。 -N：低优先级。 -L：被锁入内存。 -s：包含子进程。 -l：多线程（小写 L）。 -+：位于后台。
START	该进程的启动时间。
TIME	该进程占用 CPU 的运算时间，注意不是系统时间。
COMMAND	产生此进程的命令名。

ps -le 命令输出信息

表头	含义
F	进程标志，说明进程的权限，常见的标志有两个: 1：进程可以被复制，但是不能被执行；4：进程使用超级用户权限；
S	进程状态。具体的状态和"psaux"命令中的 STAT 状态一致；
UID	运行此进程的用户的 ID；
PID	进程的 ID；
PPID	父进程的 ID；
C	该进程的 CPU 使用率，单位是百分比；
PRI	进程的优先级，数值越小，该进程的优先级越高，越早被 CPU 执行；系统定义不可以人为修改
NI	进程的优先级，数值越小，该进程越早被执行；可以人为修改
ADDR	该进程在内存的哪个位置；
SZ	该进程占用多大内存；
WCHAN	该进程是否运行。"-"代表正在运行；
TTY	该进程由哪个终端产生；
TIME	该进程占用 CPU 的运算时间，注意不是系统时间；
CMD	产生此进程的命令名；

如果不想看到所有的进程，只想查看一下当前登录产生了哪些进程，那只需使用 “ps -l” 命令就足够了：

Linux 是一个多用户、多任务的操作系统，系统中通常运行着非常多的进程。但是 CPU 在一个时钟周期内只能运算一条指令（现在的 CPU 采用了多线程、多核心技术，所以在一个时钟周期内可以运算多条指令。 但是同时运算的指令数也远远小于系统中的进程总数），那问题来了：谁应该先运算，谁应该后运算呢？这就需要由进程的优先级来决定了。

另外，CPU 在运算数据时，不是把一个集成算完成，再进行下一个进程的运算，而是先运算进程 1，再运算进程 2，接下来运算进程 3，然后再运算进程 1，直到进程任务结束。不仅如此，由于进程优先级的存在，进程并不是依次运算的，而是哪个进程的优先级高，哪个进程会在一次运算循环中被更多次地运算。

这样说很难理解，我们换一种说法。假设我现在有 4 个孩子（进程）需要喂饭（运算），我更喜欢孩子 1（进程 1 优先级更高），孩子 2、孩子 3 和孩子 4 一视同仁（进程 2、进程 3 和进程 4 的优先级一致）。现在我开始喂饭了，我不能先把孩子 1 喂饱，再喂其他的孩子，而是需要循环喂饭（CPU 运算时所有进程循环运算）。那么，我在喂饭时（运算），会先喂孩子 1 一口饭，然后再去喂其他孩子。而且在一次循环中，先喂孩子 1 两口饭，因为我更喜欢孩子 1（优先级高），而喂其他的孩子一口饭。这样，孩子 1 会先吃饱（进程 1 运算得更快），因为我更喜欢孩子 1。

在 Linux 系统中，表示进程优先级的有两个参数：Priority 和 Nice

其中，PRI 代表 Priority，NI 代表 Nice。这两个值都表示优先级，数值越小代表该进程越优先被 CPU 处理。不过，PRI值是由内核动态调整的，用户不能直接修改。所以我们只能通过修改 NI 值来影响 PRI 值，间接地调整进程优先级。

PRI 和 NI 的关系如下：

PRI (最终值) = PRI (原始值) + NI

其实，大家只需要记得，我们修改 NI 的值就可以改变进程的优先级即可。NI 值越小，进程的 PRI 就会降低，该进程就越优先被 CPU 处理；反之，NI 值越大，进程的 PRI 值就会増加，该进程就越靠后被 CPU 处理。

修改 NI 值时有几个注意事项：

• NI 范围是 -20~19。
• 普通用户调整 NI 值的范围是 0~19，而且只能调整自己的进程。
• 普通用户只能调高 NI 值，而不能降低。如原本 NI 值为 0，则只能调整为大于 0。
• 只有 root 用户才能设定进程 NI 值为负值，而且可以调整任何用户的进程。

#查看进程的特定属性
ps axo pid,cmd,%mem,%cpu




#排序，查找占用最多内存和CPU的进程
ps -eo pid,ppid,cmd,%mem,%cpu --sort=-%mem | head
ps -eo pid,ppid,cmd,%mem,%cpu --sort=-%cpu | head
#按内存倒序排序
ps axo pid,cmd,%cpu,%mem --sort %mem

查看进程信息 prtstat
#prtstat 18395

3.2top命令

ps 命令可以一次性给出当前系统中进程状态，但使用此方式得到的信息缺乏时效性，并且，如果管理员需要实时监控进程运行情况，就必须不停地执行 ps 命令，这显然是缺乏效率的。

为此，Linux 提供了 top 命令。top 命令可以动态地持续监听进程地运行状态，与此同时，该命令还提供了一个交互界面，用户可以根据需要，人性化地定制自己的输出，进而更清楚地了进程的运行状态。

选项：

• -d 秒数：指定 top 命令每隔几秒更新。默认是 3 秒；
• -b：使用批处理模式输出。一般和"-n"选项合用，用于把 top 命令重定向到文件中；
• -n 次数：指定 top 命令执行的次数。一般和"-"选项合用；
• -p 进程PID：仅查看指定 ID 的进程；
• -s：使 top 命令在安全模式中运行，避免在交互模式中出现错误；
• -u 用户名：只监听某个用户的进程；

在 top 命令的显示窗口中，还可以使用如下按键，进行一下交互操作：

• ? 或 h：显示交互模式的帮助；
• c：按照 CPU 的使用率排序，默认就是此选项；
• M：按照内存的使用率排序；
• N：按照 PID 排序；
• T：按照 CPU 的累积运算时间排序，也就是按照 TIME+ 项排序；
• k：按照 PID 给予某个进程一个信号。一般用于中止某个进程，信号 9 是强制中止的信号；
• r：按照 PID 给某个进程重设优先级（Nice）值；
• q：退出 top 命令；

top 命令的输出内容是动态的，默认每隔 3 秒刷新一次。命令的输出主要分为两部分：

1. 第一部分是前五行，显示的是整个系统的资源使用状况，我们就是通过这些输出来判断服务器的资源使用状态的；
2. 第二部分从第六行开始，显示的是系统中进程的信息；

3.2.1第一部分

top - 10:06:37 up 5:36, 3 users, load average: 0.00, 0.01, 0.05
Tasks: 204 total, 1 running, 202 sleeping, 1 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 0.0 us, 0.0 sy, 0.0 ni,100.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 1867048 total, 74348 free, 755112 used, 1037588 buff/cache
KiB Swap: 4194300 total, 4191856 free, 2444 used. 878688 avail Mem

第一行为任务队列信息，具体内容如表 所示。

内 容	说 明
12:26:46	系统当前时间
up 1 day, 13:32	系统的运行时间.本机己经运行 1 天 13 小时 32 分钟
2 users	当前登录了两个用户
load average: 0.00,0.00，0.00	系统在之前 1 分钟、5 分钟、15 分钟的平均负载。如果 CPU 是单核的，则这个数值超过 1 就是高负载：如果 CPU 是四核的，则这个数值超过 4 就是高负载 （这个平均负载完全是依据个人经验来进行判断的，一般认为不应该超过服务器 CPU 的核数）

第二行为进程信息，具体内容如表

内 容	说 明
Tasks: 95 total	系统中的进程总数
1 running	正在运行的进程数
94 sleeping	睡眠的进程数
0 stopped	正在停止的进程数
0 zombie	僵尸进程数。如果不是 0，则需要手工检查僵尸进程

第三行为 CPU 信息，具体内容如表

内 容	说 明
Cpu(s): 0.1 %us	用户模式占用的 CPU 百分比
0.1%sy	系统模式占用的 CPU 百分比
0.0%ni	改变过优先级的用户进程占用的 CPU 百分比
99.7%id	空闲 CPU 占用的 CPU 百分比
0.1%wa	等待输入/输出的进程占用的 CPU 百分比
0.0%hi	硬中断请求服务占用的 CPU 百分比
0.1%si	软中断请求服务占用的 CPU 百分比
0.0%st	st（steal time）意为虚拟时间百分比，就是当有虚拟机时，虚拟 CPU 等待实际 CPU 的时间百分比

第四行为物理内存信息，具体内容如表buff cache

内 容	说 明
Mem: 625344k total	物理内存的总量，单位为KB
571504k used	己经使用的物理内存数量
53840k&ee	空闲的物理内存数量。我们使用的是虚拟机，共分配了 628MB内存，所以只有53MB的空闲内存
65800k buffers	作为缓冲的内存数量

第五行为交换分区（swap）信息，如表

内 容	说 明
Swap: 524280k total	交换分区（虚拟内存）的总大小
Ok used	已经使用的交换分区的大小
524280k free	空闲交换分区的大小
409280k cached	作为缓存的交换分区的大小

通过 top 命令的第一部分就可以判断服务器的健康状态。如果 1 分钟、5 分钟、15 分钟的平均负载高于 1