24、Linux系统管理：进程控制、信息查询与任务调度

Linux系统管理：进程控制、信息查询与任务调度

1. 进程终止与信号处理

1.1 信号概述

在类UNIX环境中，信号是一种进程间通信机制，用于中断正在运行的进程以执行某些操作。每个信号都与一个整数值相关联，当进程接收到信号时，会执行相应的信号处理程序。例如，KILL信号用于终止进程，而Ctrl + C和Ctrl + Z也是信号的类型。在Shell脚本中，也可以发送和接收信号并做出响应。

1.2 常用信号及对应操作

信号名称	信号编号	描述
SIGHUP	1	控制进程或终端死亡时检测到的挂起信号
SIGINT	2	按下Ctrl + C时发出的信号
SIGKILL	9	用于强制杀死进程的信号
SIGTERM	15	默认用于终止进程的信号
SIGTSTP	20	按下Ctrl + Z时发出的信号

1.3 信号操作命令

• 列出所有可用信号 ：使用 kill -l 命令可以打印出信号编号和信号名称。
• 终止进程 ：使用 kill PROCESS_ID_LIST 命令，默认会发送TERM信号。进程ID列表中的各个ID之间用空格分隔。
• 指定信号发送给进程 ：使用 kill -s SIGNAL PID 命令，其中SIGNAL可以是信号名称或信号编号。例如，强制杀死进程可以使用 kill -s SIGKILL PROCESS_ID 或 kill -9 PROCESS_ID 。

1.4 kill家族其他命令

• killall命令 ：可以根据进程名终止进程，如 killall process_name 。也可以指定信号，如 killall -s SIGNAL process_name ，强制杀死进程则使用 killall -9 process_name 。还可以指定用户，如 killall -u USERNAME process_name ，使用 -i 参数可以在杀死进程前进行交互式确认。
• pkill命令 ：与kill命令类似，但默认接受进程名而非进程ID。例如 pkill process_name 和 pkill -s SIGNAL process_name ，不过pkill不支持信号名称，只支持信号编号。

1.5 信号捕获与响应

使用 trap 命令可以为脚本中的信号分配信号处理程序。语法如下：

trap 'signal_handler_function_name' SIGNAL LIST

其中SIGNAL LIST用空格分隔，可以是信号编号或信号名称。以下是一个响应SIGINT信号的示例脚本：

#!/bin/bash
#Filename: sighandle.sh
#Description: Signal handler 
function handler()
{
  echo Hey, received signal : SIGINT
}
echo My process ID is $$
# $$ is a special variable that returns process ID of current process/script
trap 'handler' SIGINT
#handler is the name of the signal handler function for SIGINT signal
while true;
do
  sleep 1
done

运行该脚本后，按下Ctrl + C会执行信号处理程序。也可以使用 kill -s SIGINT PROCESS_ID 命令向脚本发送信号。

2. 常用命令解析

2.1 which命令

用于查找命令的位置。当在终端输入命令时，终端会在由环境变量PATH指定的一组位置中查找可执行文件。可以使用 echo $PATH 查看当前的PATH设置，还可以使用 export PATH=$PATH:/home/slynux/bin 添加自己的搜索位置。例如， which ls 会输出 /bin/ls 。

2.2 whereis命令

与which命令类似，但不仅会返回命令的路径，还会打印手册页的位置（如果有）和命令的源代码路径（如果有）。例如， whereis ls 会输出 ls: /bin/ls /usr/share/man/man1/ls.1.gz 。

2.3 file命令

用于确定文件类型，使用 file FILENAME 命令可以打印文件的详细信息。例如， file /bin/ls 会输出文件的类型等信息。

2.4 whatis命令

输出作为参数的命令的单行描述，它从手册页中解析信息。例如， whatis ls 会输出 ls (1) - list directory contents 。

2.5 apropos命令

用于在手册页中搜索与某个单词相关的命令，使用 apropos COMMAND 进行搜索。

2.6 系统负载平均值

系统负载平均值是衡量系统总负载的重要参数，它指定了系统上可运行进程的总数的平均值，由三个值表示，分别表示1分钟、5分钟和15分钟的平均负载。可以使用 uptime 命令获取系统负载平均值。

3. 向用户终端发送消息

3.1 广播消息给所有用户

使用 cat message | wall 或 wall < message 命令可以将消息广播给所有登录用户和所有登录终端。消息会显示发送者的信息，默认情况下，大多数发行版的“写入消息”选项是启用的，若发送者是root，无论接收者是否启用该选项，消息都会显示。可以使用 mesg y 启用写入消息， mesg n 禁用写入消息。

3.2 向指定用户终端发送消息

以下是一个向指定用户登录的终端发送消息的脚本：

#!/bin/bash
#Filename: message_user.sh
#Description: Script to send message to specified user logged terminals.
USER=$1
devices=`ls /dev/pts/* -l | awk '{ print $3,$9 }' | grep $USER | awk '{ print $2 }'`
for dev in $devices;
do
  cat /dev/stdin > $dev
done

运行脚本的命令为 ./message_user.sh USERNAME < message.txt ，需要以root身份运行。

4. 系统信息收集

4.1 常用命令获取系统信息

信息类型	命令
主机名	hostname 或 uname -n
内核详细信息	uname -a
内核版本	uname -r
机器类型	uname -m
CPU信息	cat /proc/cpuinfo ，提取处理器名称可以使用 cat /proc/cpuinfo | head -n 5 | tail -1
内存信息	cat /proc/meminfo ，获取总内存使用 cat /proc/meminfo | head -1
磁盘分区信息	cat /proc/partitions 或 fdisk -l
系统完整信息	lshw

4.2 /proc文件系统信息收集

/proc是GNU/Linux操作系统上的一个内存中的伪文件系统，用于从用户空间读取系统参数。每个正在运行的进程在/proc中都有一个对应的目录，目录名就是进程ID。以下是/proc/PID目录中的一些重要文件：
- environ ：包含与该进程关联的环境变量。
- cwd ：是指向进程工作目录的符号链接。
- exe ：是指向当前进程运行的可执行文件的符号链接，如 readlink /proc/4295/exe 会输出 /bin/bash 。
- fd ：是包含进程使用的文件描述符条目的目录。

5. cron任务调度

5.1 cron概述

cron是GNU/Linux系统中用于定期自动运行任务的实用工具，它使用“cron表”来存储要执行的脚本或命令的时间表。例如，可以在空闲时间（如夜间）安排从互联网下载文件，用户无需手动启动下载。

5.2 cron表格式

cron表由六个部分组成，依次为：分钟（0 - 59）、小时（0 - 23）、日（1 - 31）、月（1 - 12）、周（0 - 6）和要执行的命令。可以使用星号（*）表示在每个时间实例都执行，也可以用逗号分隔指定多个时间点，还可以使用 */n 表示每隔n个时间单位执行一次。以下是一些示例：
- 02 * * * * /home/slynux/test.sh ：在所有小时的第2分钟执行test.sh脚本。
- 00 5,6,7 * * /home/slynux/test.sh ：在所有天的第5、6、7小时执行脚本。
- 00 */12 * * 0 /home/slynux/script.sh ：在周日每小时执行script.sh脚本。
- 00 02 * * * /sbin/shutdown -h ：每天凌晨2点关闭计算机。

5.3 调度cron任务的方法

• 手动编辑 ：使用 crontab -e 命令，会打开默认文本编辑器（通常是vi），用户可以输入cron作业并保存。
• 使用文件 ：创建一个文本文件，如 task.cron ，写入cron作业，然后使用 crontab task.cron 命令。
• 内联指定 ：使用 crontab<<EOF 和 EOF 之间写入cron作业，例如：

crontab<<EOF
02 * * * * /home/slynux/script.sh
EOF

5.4 crontab其他选项

• 指定环境变量 ：在cron表中插入变量赋值语句来设置环境变量，例如：

crontab<<EOF
http_proxy=http://192.168.03:3128
00 * * * * /home/slynux/download.sh
EOF

• 查看cron表 ：使用 crontab -l 查看当前用户的cron作业，使用 crontab -l -u slynux 查看其他用户的cron作业。

通过以上这些方法和命令，我们可以在Linux系统中有效地进行进程控制、信息查询和任务调度等管理工作。

6. 总结与操作流程梳理

6.1 操作流程总结

为了更清晰地展示各项操作的流程，下面以mermaid流程图的形式呈现部分关键操作的流程。

6.1.1 进程终止操作流程

graph LR
    A[开始] --> B{选择终止方式}
    B -->|按进程ID| C[使用kill命令]
    B -->|按进程名| D{选择命令}
    D -->|killall| E[使用killall命令]
    D -->|pkill| F[使用pkill命令]
    C --> G[指定信号或使用默认信号]
    E --> G
    F --> G
    G --> H[发送信号终止进程]
    H --> I[结束]

6.1.2 cron任务调度流程

graph LR
    A[开始] --> B{选择调度方式}
    B -->|手动编辑| C[使用crontab -e命令]
    B -->|使用文件| D[创建文本文件写入cron作业]
    B -->|内联指定| E[使用crontab<<EOF和EOF写入作业]
    C --> F[在编辑器中输入cron作业并保存]
    D --> G[使用crontab 文件名命令]
    E --> H[完成内联指定]
    F --> I[任务按时间表执行]
    G --> I
    H --> I
    I --> J[结束]

6.2 常见操作步骤列表

以下是一些常见操作的详细步骤列表，方便大家对照操作。

6.2.1 进程终止操作步骤

1. 按进程ID终止进程
   • 确定要终止的进程ID。可以使用 ps 命令查看进程ID。
   • 使用 kill 命令终止进程。如果要使用默认的TERM信号，直接输入 kill PROCESS_ID ；如果要指定信号，使用 kill -s SIGNAL PROCESS_ID ，例如 kill -9 PROCESS_ID 强制杀死进程。
2. 按进程名终止进程
   • 使用 killall 命令。如果要使用默认信号终止进程，输入 killall process_name ；如果要指定信号，使用 killall -s SIGNAL process_name ；如果要强制杀死进程，使用 killall -9 process_name 。还可以指定用户，使用 killall -u USERNAME process_name ，使用 -i 参数进行交互式确认。
   • 使用 pkill 命令。输入 pkill process_name 使用默认信号终止进程，输入 pkill -s SIGNAL process_name 指定信号终止进程（注意SIGNAL为信号编号）。

6.2.2 cron任务调度步骤

1. 确定cron作业的时间和命令
   • 根据需求确定作业执行的时间，按照cron表的格式填写时间部分。例如，要在每天凌晨2点执行脚本 /home/slynux/test.sh ，时间部分填写 00 02 * * * 。
   • 确定要执行的命令，如 /home/slynux/test.sh 。
2. 选择调度方式并执行
   • 手动编辑 ：输入 crontab -e 命令，打开默认文本编辑器（通常是vi），在编辑器中输入cron作业，保存退出。
   • 使用文件 ：创建一个文本文件，如 task.cron ，在文件中写入cron作业。然后使用 crontab task.cron 命令将作业添加到cron表中。
   • 内联指定 ：使用 crontab<<EOF 和 EOF 之间写入cron作业，例如：

crontab<<EOF
02 * * * * /home/slynux/script.sh
EOF

6.3 注意事项表格

在进行这些操作时，有一些注意事项需要大家了解，以下是一个注意事项表格。
| 操作类型 | 注意事项 |
| — | — |
| 进程终止 | - 强制杀死进程（如使用SIGKILL信号）可能会导致数据丢失或程序异常退出，尽量先使用TERM信号尝试正常终止进程。
- pkill命令不支持信号名称，只能使用信号编号。 |
| 信号捕获与响应 | - 脚本中使用信号处理程序时，需要使用无限循环（如 while true ）保持进程运行，以便能够响应异步信号。 |
| cron任务调度 | - cron作业执行的环境与终端环境不同，命令需要使用完整路径，并且如果需要特定的环境变量，需要在cron表中显式设置。
- 如果执行需要高权限的命令，如关机命令，需要以root身份运行crontab命令。 |

通过以上的总结和梳理，相信大家对Linux系统中的进程控制、信息查询和任务调度等管理工作有了更清晰的认识和更深入的理解。在实际操作中，大家可以根据具体需求选择合适的方法和命令，同时注意相关的注意事项，确保操作的顺利进行。