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Linux上天之路(十三)之系统进程管理

系统进程管理

主要内容

  • 进程介绍
  • 进程管理
  • 进程优先级

1. 进程介绍

Linux系统中的几乎任何行动都会以进程的形式进行。如果你用网络浏览器查看网页,浏览器就作为进程运行。如果键入bash shell的命令行,这个shell就作为进程运行。如果你用chmod命令来更改文件权限,chmod就作为单独的进程来执行。进程是完成工作的形式,linux内核的基本职责就是为进程提供做事情的地方,不让彼此撞车。

进程是已启动的可执进程序的运行实例,进程有以下组成部分:

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已分配内存的地址空间
安全属性,包括所有权凭据个特权
程序代码的一个或多个执行进程
进程状态

进程与程序区分
程序:二进制文件,静态。
进程:是程序运行的过程,动态,有生命周期及运行状态
进程的属性:

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进程ID(PID):是唯一的值,用来区分进程
父进程(PPID)
启动进程的用户ID(UID)和所归属的组(GID)
进程状态: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:如内存、CPU等

进程(Process)是一个程序在其自身的虚拟地址空间中的一次执行活动。之所以要创建进程,就是为了使多个程序可以并发的执行,从而提高系统的资源利用率和吞吐量。

程序只是一个静态的指令集合;而进程是一个程序的动态执行过程,它具有生命期,是动态的产生和消亡的。

ps top gnome-system-monitor pstree linux并发执行 jobs fg bg crtl+z at crontab

进程家族

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引导系统时,Linux内核的一个职责是启动第一个进程(通常是/sbin/init)。因为一个业已存在的进程继续派生,所有其他进程得以启动。

如何终止进程

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当进程终止时,可能是通过选择退出(exit)正常终止,也可以是因为接收到信号而非正常终止。

孤儿进程

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如果说处理子进程终止后的善后事宜是父进程的职责的话,那么如果父进程在子进程之前终止该怎么办?这个子进程就变成了孤儿进程。

僵尸进程

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当进程退出,释放大多数资源和它的父进程收集它的返回值、释放剩余资源这两段时间之间,子进程处于一个特殊状态,被称为僵尸进程(zombie)。每个进程都会经过一个短暂的僵尸状态。

五种进程状态

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可运行(R)
处于可运行状态的进程,一旦有机会,就会访问CPU。多个进程可以(而且经常)处于可以运行状态,但是因为在任何给定时间内只有一个进程可以在CPU上运行,所以实际上这些进程中只有一个在任何给定的实例上运行。

自愿(可中断的)睡眠(s)
从名称中可以看出,处于自愿睡眠状态的进程选择处于该状态。通常,这一进程在某事发生之前无事可做。

非自愿(不可中断或强制)睡眠\(D\)
内核迫使进程进入非自愿睡眠状态。该进程并没有选择休眠,它情愿运行以便做完事情。当资源被释放时,内核会唤醒进程并将设置为可运行状态。

停止的(挂起的)进程(T)
用户有时决定挂起进程,被挂起的进程在被用户重新启动前不会执行任何操作。

僵尸进程(Z)
每个快要终止的进程会经历一个短暂的僵尸状态,然而有时有些进程会一直停留在僵尸状态。

静态任务管理器

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ps - report a snapshot of the current processes

语法
ps [options]

命令选项:
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
x: 显示所有进程,不以终端机来区分
U: 显示某用户ID所有的进程
A: 显示所有程序
e: 此参数的效果和指定”A”参数相同
f: 用ASCII字符显示树状结构,表达程序间的相互关系
o: 自定义输出格式

ps -aux 输出解释

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[zhangyafei@centos ~]$ ps aux
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1 0.0 0.1 123024 3276 ? Ss 2月22 14:28 /usr/lib/systemd/systemd --system --deserialize 21
root 2 0.0 0.0 0 0 ? S 2月22 0:01 [kthreadd]
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
USER: 进程拥有者
PID: pid %CPU: 占用的 CPU 使用率
%MEM: 占用的内存使用率
VSZ: 占用的虚拟内存大小
RSS: 占用的内存大小
TTY: 终端的次要装置号码 (minor device number of tty)
STAT: 该进程的状态:
D: 不可中断的静止
R: 正在执行中
S: 静止状态
T: 暂停执行
Z: 不存在但暂时无法消除
W: 没有足够的内存分页可分配
<: 高优先序的进程
N: 低优先序的进程
L: 有内存分页分配并锁在内存内 (即时系统或捱A I/O)
s 表示进程是控制进程
l 表示进程是多线程
+表示当前进程运行在前台
START: 进程开始时间 TIME: 执行的时间 COMMAND:所执行的指令
  • top动态管理进程
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[zhangyafei@centos ~]$ top
top - 10:02:38 up 213 days, 20:39, 1 user, load average: 0.00, 0.01, 0.05
Tasks: 74 total, 2 running, 72 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 0.3 us, 0.7 sy, 0.0 ni, 99.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 1883844 total, 85196 free, 333120 used, 1465528 buff/cache
KiB Swap: 0 total, 0 free, 0 used. 1359848 avail Mem

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
17490 root 20 0 611180 13396 1984 S 0.7 0.7 405:48.20 barad_agent
17489 root 20 0 158132 9072 1756 S 0.3 0.5 79:48.97 barad_agent
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第一行:当前时间
1. 运行时间
2. 当前登陆系统的用户数量,
3. load average后面的三个数字分别表示距离现在一分钟,五分钟,十五分钟的负载情况。

第二行:
1. Tasks: 119 total 总进程数为119
2. 1 running 正在运行的进程数
3. 118 sleeping 睡眠的进程数
4. 0 stopped 停止的进程数
5. 0 zombie 僵尸进程数

第三行:
1. 0.2 us 系统用户进程使用CPU百分比
2. 0.2 sy 内核中的进程占用CPU百分比
3. 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
4. 99.5 id 空闲的CPU百分比
5. 0.2 wa CPU等待I/O完成的时间总量
6. 0.0 hi 硬中断占比
7. 0.0 si 软中断占比
8. 0.0 st 虚拟机占用物理的时间,例如物理机运行了KVM,则表示KVM占用物理机的CPU时间

第四行:
1. Mem:物理内存
2. 3881692 total 物理内存总量
3. 240764 free 空闲内存总量
4. 683188 used 使用的物理内存总量
5. 2957740 buff/cache 内核缓存内存量

第五行:
1. Swap: 交换内存
2. 0 total 交换分区总量
3. 0 used 使用的交换分区总量
4. 0free 空闲交换分区总量
5. 2886156 cached 可利用内存总量

第六行:
1. PID 进程号
2. USER 进程管理用户
3. PR 进程优先级
4. NI nice值 负值表示高优先级,正值表示低优先级
5. VIRT 虚拟内存
6. RES 物理内存
7. SHR 共享内存
8. S 进程状态
9. %CPU 上次更新到现在的CPU时间占用百分比
10. %MEM 进程使用的物理内存百分比
11. TIME+ 进程使用的CPU时间总计,单位1/100
12. COMMAND 进程名称

top快捷键:
s: 默认三秒刷新一次,按s修改刷新时间
空格: 立即刷新
q: 退出
P; 按CPU排序按CPU排序
M: 按内存排序
T: 按时间排序
数字1: 显示每个内核的CPU使用率
u/U: 指定显示的用户
h: 帮助

2. 进程管理

1)kill - terminate a process

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语法
kill[选项][进程号]

选项
-l 打印信号编号,若果不加信号的编号参数,则使用“-l”参数会列出全部的信号名称
-a 当处理当前进程时,不限制命令名和进程号的对应关系
-p 只打印相关进程的进程号,而不发送任何信号
-s 指定发送信号
-u 指定用户,kill某个用户的所有进程

Kill命令工作原理:
向Linux内核发送一个系统操作信号和某个程序的进程标识号,然后系统内核就可以对进程标识号指定的进程进行操作

信号
HUP 1 重载配置文件
INT 2 中断(同 Ctrl + C)
QUIT 3 退出(同 Ctrl + \)
TERM 15 终止
KILL 9 强制终止
CONT 18 继续(与STOP相反, fg/bg命令)
STOP 19 暂停(同 Ctrl + Z)
应注意,信号使进程强行终止,这常会带来一些副作用,如数据丢失或者终端无法恢复到正常状态。发送信号时必须小心,只有在万不得已时,才用kill信号(9),因为进程不能首先捕获它。要撤销所有的后台作业,可以输入kill 0。因为有些在后台运行的命令会启动多个进程,跟踪并找到所有要杀掉的进程的PID是件很麻烦的事。这时,使用kill 0来终止所有由当前shell启动的进程,是个有效的方法。

kill -9 强制结束
kill -0 检测进程是否存在
如何调整优先级
注意:普通用户只能降低程序的优先级 不能提高程序优先级,root随便

2)killall

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Linux系统中的killall命令用于杀死指定名字的进程(kill processes by name)

命令格式:
killall[选项][进程名]

命令选项:
-I 忽略小写
-g 杀死进程组而不是进程
-i 交互模式,杀死进程前先询问用户
-l 列出所有的已知信号名称
-q 不输出警告信息
-s 发送指定的信号
-v 报告信号是否成功发送
-w 等待进程死亡
—help 显示帮助信息
—version 显示版本显示
-u:杀死指定用户的进程
-r:使用正规表达式匹配要杀死的进程名称
-p:杀死进程所属的进程组

3. 进程优先级管理

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nice - run a program with modified scheduling priority
语法
nice [OPTION] [COMMAND [ARG]…]

选项
-n add integer N to the niceness (default 10)
设定一个优先级 默认为10
linux porcess 优先级为-20 - 19 数字越小优先级越大
调整优先级命令nice
nice —19 ping -c 500 localhost -19优先级
nice -19 ping -c 500 localhost 19优先级
renice - alter priority of running processes
renice -n -19 -p 16863
renice -n -20 -u root
0 (用户 ID) 旧优先级为 -10,新优先级为 -20
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