云计算工程师系列 Day04 第四章 进程管理（超详细 持续更新中....）

云计算基础大课笔记

第四章 进程管理

简介：Linux系统Centos7中程序的相关概念。进程管理工具ps&top的用法。kill控制进程。job控制作业的相关方式。

目标：掌握程序概念 掌握进程管理工具的使用/控制进程的方法

第一节，进程的简介

（1）灵魂三问

01.我是谁？ 什么是进程

02.我从哪里来？进程从哪来

03.我要上哪去？进程上哪去

（2）进程三问

01.进程是什么

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:

1.已分配内存的地址空间；

2.安全属性,包括所有权凭据和特权;

3.程序代码的一个或多个执行线程；

4.进程状态。

程序：可以利用的运行起来的文件（二进制文件），静态/usr/bin/passwd,/usr/sbin/useradd

进程：运行起来的程序 也是程序运行的过程,动态,有生命周期及运行状态。

02.进程的生命周期

01.父进程复制自己的地址空间（fork）创建一个新的（子）进程结构。

02.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。

03.任何进程都可以创建子进程。

04.所有进程都是第一个系统进程的后代：

Centos5/6系统进程：init

Centos7系统进程：systemd

03.进程状态

第二节，进程的管理Process

目标：了解进程相关信息 PID PPID 当前进程状态 内存的分配情况 CPU和已经花费的实际时间 用户UID，他决定进程的特权 进程名称

（1）静态查看进程ps

01.静态查看进程ps

01.ps（precess status）

02.类似Windows任务管理器

03.实例 命令：ps aux | grep 所需程序 （也可以不加 | grep 不加直接显示所有的）

那么aux都代表什么呢？

ps a 显示现行终端机下的所有程序

ps u 以用户为主的格式来显示程序状况

ps x 不以终端机来区分

04.命令参数

root          53739     0.0      0.0       112676        984         pts/2        S+        19:16           0:00       grep --color=auto network

USER           PID     %CPU     %MEM        VSZ          RSS          TTY        STAT       START           TIME               COMMAND

运行进程的用户 进程ID CPU占用率 内存占用率 占用虚拟内存 占用实际内存 进程运行的终端 进程状态 进程的启动时间 进程占用CPU的时间     进程文件，进程名

            Process ID                Virtual Size|Resident Set Size|           STATUS

进程状态的常见参数

咱云工程师就靠PID去杀死进程 PID就像给他的标签 我们根据标签去找到相应进程 进程ID（PID）是用来唯一标识系统中的每个进程的一个数字。当一个程序启动并且变成进程时，操作系统会为它分配一个唯一的PID。PID是自动和动态分配的，通常是按顺序来分配的，但是这并不意味着是连续不断的（比如：1 243 674 5346），因为可能会因为已有的PID或者特殊算法来调整分配。当一个进程终止或被杀死（使用kill命令等手段），它的PID会释放回操作系统，并且可以被之后启动的任何进程重用。因此，一个程序被杀死后再次启动，它将会被赋予一个新的、不同的PID。系统一般会尝试使用尚未使用的最小可用PID，但这不是保证的，因为PID的分配还受到PID回收策略和可能的PID限制的影响。总之，不应该依赖于一个程序在每次启动时都被分配相同的PID。

02.进程排序

ps aux --sort user/pid/%cpu/%mem/vsz/rss/tty/stat/start/time/command

ps aux --sort user/pid/%cpu/%mem/vsz/rss/tty/stat/start/time/command | head/tail -X (X的数值代表从头/尾显示X行)

03.进程的父子关系

ps -ef

PPID为X时 则X就是PID所代表的程序召唤出来的

04.自定义显示字段

ps axo(operation)  写你想要的列名（user/pid/ppid/%cpu/%mem/vsz/rss/tty/stat/start/time/command）多个时使用逗号隔开

ps axo user,pid,ppid,command

ps axo user,pid,ppid,command | head/tail -X(X的数值代表从头/尾显示X行)

（2）动态查看进程top

实时的 默认三秒更新一次（可以调节） 以动态形式查询我们的内容

01.上半部分

top - 01:57:01  up 1 day  6:38     5 users    load average: 0.09, 0.11, 0.07

程序名-系统时间      运行时间     登录用户数       CPU负载    1分钟 5分钟 15分钟（代表这三个时间点的CPU使用占比）

Tasks: 188 total   1 running   187 sleeping   0 stopped  0 zombie

总进程数             运行数         睡眠数       停止数     僵死数

%Cpu(s):   0.7 us   2.0 sy   0.0 ni   97.2 id   0.0 wa   0.0 hi   0.2 si   0.0 st

CPU占比      用户    系统     优先级    空闲      等待      硬件     软件    虚拟机

            user    system    nice              wait                soft

                            额外关照的

                           

存储 KiB Mem : 999720 total, 162580 free, 416016 used, 421124 buff/cache

内存 物理内存   总共大小         空闲         已使用       缓存硬盘内容大小

存储 KiB Swap: 2097148 total, 1743132 free, 354016 used. 374368 avail Mem

储存 交换分区   总共大小         空闲          已使用       下次可用的空间

02.下半部分

1. PID：进程ID(Process Identifier)，是用来唯一标示一个进程的数字。
2. USER：启动该进程的用户的用户名。
3. PR：优先级（Priority）。
4. NI：nice值，影响进程的调度优先级。
5. VIRT：虚拟内存使用量，即进程占用的虚拟内存总量（包括所有代码、数据以及分配但未使用的内存）。
6. RES：常驻(真实)内存大小(Resident Size)，该进程占用的实际物理内存大小，不包含交换出去的内存部分。
7. SHR：共享内存大小(Shared Memory)，指进程使用的可共享的内存的大小。
8. S：进程的状态。常见状态有：S（睡眠中），R（运行中），Z（僵尸进程）等。
9. %CPU：自从上一次更新以来，该进程占用的CPU使用比例。
10. %MEM：进程当前占用的物理内存和总物理内存的百分比。
11. TIME+：CPU总计时间，即自进程启动开始至今，CPU使用的总时间。
12. COMMAND：启动进程的命令名称或命令行。

03.top技巧（直接在呼出的top程序直接按键使用）

h|?帮助

M 按内存的使用排序

P 按CPU使用排序

N 以PID的大小排序

<向前

>向后

z彩色，Z设置彩色，使用数字调整

动态查看进程top,像windows的任务管理器

[root@qianfeng ~]# top

[root@qianfeng ~]# top-d 1 //每1秒刷新。

//回车，立刻刷新。按z彩色显示，按F，通过光标设置列的顺序

[root@qianfeng ~]# top-d 1-p 10126 查看指定进程的动态信息

[root@qianfeng ~]# top-d1 -p 10126,1 查看10126和1号进程（用逗号隔开）

（3）使用信号控制进程kill

信号就是下达的命令

01.信号种类

给进程发送信号(kill-l列出所有支持的信号)

kill -l

编号 信号名

1) SIGHUP 重新加载配置

2) SIGINT 键盘中断Ctrl+C

3) SIGQUTT键盘退出Ctrl+\,类似SIGINT

9) SIGKILL 强制终止，无条件 适用于进程卡死 但是尽量少用 多用15

15) SIGTERM 终止（正常结束）,缺省信号

18) SIGCONT 继续

19) SIGSTOP 暂停

20)SIGTSTP 键盘暂停Ctrl+Z

实例-使用18 19 可以继续/暂停程序

02.信号9，15 实例

01.创建文件file1 file2

02.vim file1 file2 不退出

03.kill -15 file1的进程

04.kill -9 file2的进程

（4）进程优先级nice

简介：Linux 进程调度及多任务 每个CPU在一个时间点上只能处理一个进程，通过时间片技术，来同时运行多个程序

01.优先级范围和特性

01.越小优先级越高（可以为负数）

02.系统中的两种优先级

PR优先级：系统内置的优先级 范围-99到39 PR值=Nice值+20

02.查看进程的nice（优先级）级别

ps axo pid,command,nice --sort=-nice

03.启动具有不同nice级别的进程

使用何种优先级启动：

在默认情况下 通常会继承父进程的nice级别，默认为0

nice -n -5 sleep 6000& (-n:number -5:数字 范围为-20到19 &代表后台运行)

04.更改现有进程的nice级别

修改nice值

renice -X 进程ID （-X的数值代表优先级大小 范围为-20到19）

第三节，作业控制Jobs（了解）

简介：作业控制通常是解决一种特性（后台运行）是一个命令行功能 关键词介绍：foreground（fg 前台运行） background （bg 后台运行）

（1）后台程序控制示例

01.观察占领前台的现象

运行一个程序 当前终端无法输入命令 大部分命令行的输入已经无效

ctrl+c 中止进程

02.运行后台程序 （运行后加 &）

03.ps查询所有程序

04.jobs查看后台程序

jobs

05.调动后台程序至前台

fg 1 (将作业1调至前台 1可以是jobs最前面id的任何值)

Ctrl+z

06.消灭后台程序

kill %X （X的值为jobs的最前面的id）

（2）总结

01. & 后台运行程序

02.jobs 查询后台

03.kill %1 停止后台程序

第四节，虚拟文件系统Proc目录（了解）

简介：Proc（process）进程目录 虚拟文件系统 采集服务器自身 内核信息 硬件信息

[root@cxk ~]# cat /proc/XXXX

（1）CPU

/proc/cpuinfo

（2）内存

/proc/meminfo

（3）内核

/proc/cmdline

第四章总结：

本章涉及Linux进程管理的基础概念及实际操作技能。了解进程是操作系统中已启动程序的实例，具体学习了进程的生命周期、如何查看和管理进程，使用ps和top命令来查看静态和动态进程信息，使用kill发送信号控制进程，以及作业控制和/proc目录的基本用法。重点内容如下：

1. 进程是操作系统分配资源和调度运行的基本单位。
2. 进程具有唯一的进程ID（PID），由父进程创建，可以有多个状态。
3. ps和top命令用于查看系统中的进程及其属性。
4. kill命令用来向进程发送信号以控制进程行为。
5. nice和renice命令用于调整进程优先级。
6. jobs、fg和bg命令用于控制后台作业。
7. /proc目录提供了一个接口来访问内核系统和进程信息。

课后思考：

如何区分进程和线程？

进程是系统进行资源分配和调度的独立单位，拥有独立的地址空间，而线程是进程的实际运作单位，是CPU调度的最小单位，线程共享它们所属进程的资源。

如何确定哪个进程占用了大量系统资源？

可以使用top或htop命令来观察系统资源的实时占用情况，通过排序功能找出CPU或内存占用最高的进程。

使用kill发送什么信号能够优雅地终止进程?

使用kill发送SIGTERM（信号15）通常可以优雅地终止进程，让进程有机会进行清理和保存状态后再关闭。

为何运行进程的优先级会影响系统性能？

运行进程的优先级会影响系统性能，因为高优先级的进程会更频繁地获得CPU时间，从而可能导致低优先级进程饿死或响应速度慢。正确设置优先级可以确保关键任务得到足够的CPU时间，同时使得系统的资源分配更加高效。