9-17 linux进程查看和管理

Linux进程查看与管理

 OS的基本功能：文件系统、网络功能、进程管理、内存管理、驱动程序、安全功能

 程序=指令+数据

 CPU：
  特权指令
  普通指令

 程序执行环境：
  内核模式：运行内核级指令
  用户模式：运行普通指令

  应用程序：
   运行普通指令：直接运行于CPU
   运行特权指令：通过system call

 内存：8bits, 1byte
  32bits, 2^32, 0-2^32-1, 2^10*2^10*2^10*2^2 bytes = 2^10*2^10*2^2 kilo bytes = 2^10*2^2 MB = 4GB
  64bits, 2^64, 4billions 4G

  4G: 1G, kernel
      3G, app

 ROM+RAM
  ROM, RAM

 地址空间：
  物理地址空间
  线性地址空间

 IPC: Inter Process Communication
  同一主机：
   signal
   semerphor
   shm (shared memory)

  不同主机：
   rpc: remote procedure call
   socket:

 进程调度：

  多任务：多进程同时运行
   抢占式多任务

  进程分类：
   CPU bound: CPU密集型
   I/O bound: IO密集型

  进程优先级：
   140：0-139
    1-99：实时优先级，数字越大优先级越高
    100-139：数字越小，优先级越高；
     静态优先级
     动态优先级

  算法时间复杂度：Big O
    O(1)
    O(logn)
    O(n)
    O(n^2)
    O(2^n)

 进程创建：
  请求发出者：进程
   进程：fork(), clone()

   COW: Copy On Writing
    写时复制

 进程的状态：
  运行态：running
  睡眠态：sleeping
   可中断睡眠：interruptible
   不可中断睡眠: uninterruptible
    被IO阻塞的进程
  就绪态：runnable
  停止态：stopped，不可被调度为运行状态；
  僵死态：zombie

 进程管理：
  task struct: 用于保存每个进程元数据信息
   例如：pid, ppid, memory, thread, files

  task list: 用一种称作“链表”的数据结构来保存每个进程的task struct

  进程切换：context switch
   保存现场：
   恢复现场：

 OS: 提供虚拟的计算机，进而能够将有限资源借助于“保护”机制分配多个同时运行的程序，即“进程”使用，从而实现了所谓的多任务；

 进程：
  线程：tread
   共享进程的资源，如打开文件等；
   更轻量的、可被单独调度的运行单元；

  LWP：Light Weight Process

 Linux进程查看及管理工具：top, pstree, ps, pidof, pgrep, pkill, htop, glances, pmap, vmstat, dstat, iostat, sar, kill, job, bg, fg

  Linux系统上除init以外的所有子进程，都是由其父进程fork()自身而来，遵循COW机制；进程展现为“进程树”;

  pstree命令：
   进程树查看；
   -p: 显示各进程的PID；

  ps: process state

   Linux运行中的内核的相关信息是通过/proc伪文件系统输出的；各进程都有一个以其PID命名的子目录，每个子目录中有许多文件存储了进程的相关状态信息；

   显示的是ps命令执行时，系统上当前进程状态信息的快照；所以，为静态结果；

   支持众多选项：
    BSD风格
    SysV风格

   根据进程启动时是否是通过终端上的用户接口交互式启动的，进程可分为两类：
    与终端相关的进程: a
    与终端无关的进程: x

    以用户为中心组织进程状态信息显示：u

   常用选项组合1：axu
    USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND

     VSZ: Virtual memory Size
      线性地址空间占用的空间大小；
     RSS：常用驻内存集；指不可以被交换至swap空间的数据占据空间大小；

     STAT：进程状态
      R: running，运行状态；
      S：interruptible sleeping，可中断睡眠
      D：uniterruptible sleeping, 不可中断睡眠
      T: stopped
      Z: zombie

      s: session leader
      +: 前台进程，占据着某终端
      l: 多线程进程
      <: 高优先级进程
      N: 低优先级进程

     START: 启动时间
     TIME: 占据CPU累积时长
     COMMAND: 启动当前进程或线程的命令行程序，[]表示为内核线程；

   常用选项组合2: -ef
    -e: 显示所有进程；
    -f: 显示丰富格式信息

   常用选项组合3：-eFH
    -F: 显示额外信息
    -H: 以层级形式显示进程间关系；

   自定义需要显示的信息：axo
    ps axo pid,command,psr,pri,ni
     psr: 当前进程运行的CPU编号；
     pri: 当前进程的优先级；
     ni: 当前进程的nice值；
      -20, 19

  pgrep:
   语法格式：pgrep [OPTIONS] "PATTERN"
    -U UID：仅显示以指定用户身份运行的进程；
    -G GID
    -l: 显示PID和进程名；

  pidof:
   pidof PROGRAM
    PROGRAM: 给定命令行程序

  top命令：
   有许多交互式的子命令；
    P：以占据的CPU百分比大小排序；
    M：以占据Memory空间大小排序；
    T：CPU累积占用时间排序；

    l: 是否显示系统负载行；
     队列长度的合理区间：CPU颗数*0.7
    t: 是否显示进程摘要信息及CPU负载状态；
     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
      us: user space
      sy: system (kernel space)
      ni: nice
      id: idle
      wa: wait io
      hi: hardware interrupt
      si: software interrupt
      st: stolen, 被虚拟机“偷走”的百分比
    1：平均或单独显示CPU的负载状态；
    m: 是否显示内存相关的状态信息；

    q: 退出命令
    s: 修改延迟时长
    k: 终止指定进程

   top命令的选项：
    -b: batch，批次显示
    -n #: 显示的批次数量
    -d #: 指明延迟时长

  uptime命令: 显示当前系统时间，运行时长，登录用户数及系统平均负载；

 命令总结：pstree, ps, pgrep, top, uptime, pidof
 
 
回顾：
  进程管理
    task struct: 每个进程的元数据信息，例如进程的pid，ppid, thread, files
    task list: 任务列表，链表
   
    进程的线性地址空间：
      Text Segment
      Data Segment
      BSS Segment
      Heap     
      Stack
     
    进程状态：
      就绪态，运行态，睡眠（可中断，不可中断），停止态，僵死态
     
    进程优先级：
      实时优先级
      静态优先级：
 100-139
      动态优先级
   
  进程查看基本工具：pstree, ps, top, pidof, pgrep, uptime
    ps: axu, -ef, -eFH, axo
    top: P,M,T,l,t,m,s,q,k
   
Linux进程查看与管理(2)
 
    htop:
      交互式命令：
 u: 过滤仅显示选定用户的进程；
 s: 跟踪选定的进程所发起的系统调用；
 l: 显示选定进程所打开的文件；
 t: 显示进程的层次结构；
 a: 设定进程的cpu亲缘性；（将选定的进程绑定在指定的CPU上）
 
      选项：
 -d #: 延迟时长
 -u USERNAME: 仅显示指定用户的进程；
 -s COLUMN: 根据指定的字段进行排序；
 
    vmstat命令：
   
      用法：vmsate [delay [count]]
     
      procs:
 r: 等待运行的进程的个数；（队列长度）
 b：处理不可中断睡眠状态的进程的个数；（即IO阻塞队列长度）
     
      memory：
 swpd: 交换内存使用量；
 free: 空间的物理内存量；
 buffer: 用于buffer的内存总量；
 cache: 用于cache的内存总量；
     
      swap：
 si: 数据进入swap中的速率(kb/s)
 so: 数据离开swap的速率(kb/s)
     
      io
 bi: 从块设备读入数据到系统的速率(kb/s)
 bo: 保存数据至块设备的速率(kb/s)
     
      system
 in: 中断速率
 cs: 进程切换的速率
     
      cpu
 us:
 sy:
 id:
 wa:
 st:
 
    选项：
      -s：显示内存的状态统计数据
     
    /proc/#接口：
 
    pmap: 查看指定进程的内存映射关系；
      pmap [OPTIONS] pid...
 -x: 显示扩展信息
 
      cat /proc/#/maps
     
    glances:
      glances [-bdehmnrsvyz1] [-B bind] [-c server] [-C conffile] [-p port] [-P password] [--password] [-t refresh] [-f file] [-o output]
     
      常用选项：
 -b: 以Byte/s为单位显示网卡设备数据交换速率；
 -d: 关闭磁盘I/O功能模块；
 -f /PATH/TO/SOMEFILE：设置输出文件的位置及格式；
 -o {HTML|CSV}:
 -m: 关闭mount功能模块
 -n: 关闭网络功能模块
 -r: 关闭进程列表功能模块
 -t #: 指定延迟时长，默认为3秒；
 -1：单独显示每颗CPU相关负载数据信息；
 
      glances支持远程模式：
   即可以以C/S模式工作：
       Server: 以监听模式启动glances；
       Client: 以远程模式启动glances，远程连入指定服务器，并Server上的相关性能数据；
      
   服务模式：
     glances -s -B IPADDR
       -B: 用于指明监听的本地地址；
      
   客户端模式：
     glances -c IPADDR
       -c: 用于连入的服务器的地址；
    
    dstat: 整合了vmstat, iostat, netstat and ifstat四款工具的功能；
      dstat [-afv] [options..] [delay [count]]
     
  -c: 显示cpu性能指标相关的统计数据；
  -d: 显示disk相关的速率数据；
  -g: 显示page相关的速率数据；
  -i: 显示interrupt相关的速率数据；
  -l: 显示load average相关的统计数据；
  -m: 显示memory相关的统计数据；
  -n: 显示网络收发数据的速率；
  -p: 显示进程相关的统计数据，
  -r: io请求的速率；
  -s: 显示swap的相关数据
  -y: 显示系统相关的数据，包括中断和进程切换；
  
  --top-cpu：显示最占用CPU的进程；
  --top-bio：显示最消耗block io的进程；
  --top-io：最占用io的进程；
  --top-mem：显示最占用内存的进程；
  
  --ipc: 显示进程间通信相关的速率数据；
  --raw: 显示raw套接的相关的数据；
  --tcp: 显示tcp套接字的相关数据；
  --udp: 显示udp套接字的相关数据；
  --unix: 显示unix sock接口相关的统计数据；
  --socket:
  
  -a: -cdngy
 
      IPC: 进程间通信
   常见形式：
     message queue
     semerphore
     shared memory
     signal
    
    signal: 传递给进程的短小信息
  Linux主机支持的进程间可用到的信息：
  (1) kill -l
  (2) man 7 signal
  
  向进程发信号：
   kill [-SIGNAL] PID
   默认的信号为SIGTERM；
   
   信号表示方式：
   (1) 完整名称，例如SIGINT
   (2) 简写名称，例如INT
   (3) 数据代称，例如2
   常用信号：
   SIGHUP: 1, 通知进程重读其配置文件以让新的配置生效，但不用重新启动进程；
   SIGINT：2, 打断正在运行中的进程，相当于键盘组合键Ctrl+c
   SIGKILL：9, 强行中止正在运行中的进程
   SIGTERM： 15, 安全中止正在运行中的进程
   SIGSTOP： 19, 暂停进程
   SIGCONT： 18, 继续运行指定进程
   
 kill相似的一组进程：
     killall [-SIGNAL] PROGRAM
    
    命令总结：htop, vmstat, glances, dstat, kill, killall
   
    作业管理：
 前台作业：通过终端启动，并且在停止之前也会一直占据终端；
 后台作业：作业启动之时与终端无关，或者是在前台启动，但启动后转为与终端无关模式运行；
 
 如何让作业运行于后台？
     1、对于已经启动并处于运行中的作业：
       Ctrl+z
      
       Note: 作业被送往后台后，默认处于stopped状态；
     2、对于尚未启动的作业：
       COMMAND &
      
     注意: 此两类方式相关作业，仍然与终端相关；这意味着，终端终止，将会导致与此终端相关的所有作业被终止；
    
     剥离进程与终端的关系：
       # nohup COMMAND &
   
 作业查看：
 
   jobs命令
     作业号、作业状态、启动命令行程序
    
   作业控制命令：
       fg [[%]job_num]：把指定的作业调回前台；
       bg [[%]job_num]：把调往后台的指定的作业启动起来，让其后台默默运行；但此作业必须支持运行于后台；
       kill [%job_num]：终止指定的作业；
      
 进程优先级调整：
     静态优先级：
  通过指定进程的nice值来调整其优先级；用户 空间运行的进程一般都有其nice值；
  nice值： -20, 19
  优先级：  100, 139
  
     默认启动进程时，其nice值为0, 其优先级为120；
    
     (1) 对于尚未启动的进程：
  # nice -n N COMMAND
  
     (2) 对于已经启动并处于运行中的进程：
  # renice -n N PID
  
     注意：普通用户仅能够调大nice，调低优先级；
    
 尚未讲到的命令：sar, iostat, ifstat, tsar；
 
    命令总结：jobs, fg, bg, nice, renice
   
    博客作业：进程管理工具htop/glances/dstat的使用;