Linux进程管理-优快云博客

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。

线程被设计成进程的一个执行路径，同一个进程中的线程共享进程的资源，因此系统对线程的调度所需的成本远远小于进程。

5.进程和线程区别

本质区别：进程是操作系统资源分配的基本单位，而线程是处理器任务调度和执行的基本单位。

包含关系：一个进程至少有一个线程，线程是进程的一部分，所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。

资源开销：每个进程都有独立的地址空间，进程之间的切换会有较大的开销；线程可以看做轻量级的进程，同一个进程内的线程共享进程的地址空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器，线程之间切换的开销小。

影响关系：一个进程崩溃后，在保护模式下其他进程不会被影响，但是一个线程崩溃可能导致整个进程被操作系统杀掉，所以多进程要比多线程健壮。

6.进程状态

创建状态：进程在创建时需要申请一个空白PCB(process control block进程控制块)，向其中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。如果创建工作无法完成，比如资源无法满足，就无法被调度运行，把此时进程所处状态称为创建状态
就绪状态：进程已准备好，已分配到所需资源，只要分配到CPU就能够立即运行
执行状态：进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态
阻塞状态：正在执行的进程由于某些事件（I/O请求，申请缓存区失败）而暂时无法运行，进程受到阻塞。在满足请求时进入就绪状态等待系统调用
终止状态：进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态，无法再执行

7.状态转换

运行——>就绪：

①.主要是进程占用CPU的时间过长，而系统分配给该进程占用CPU的时间是有限的。

②.在采用抢先式优先级调度算法的系统中,当有更高优先级的进程要运行时，该进程就被迫让出CPU。

该进程便由执行状态转变为就绪状态

就绪——>运行：

运行的进程的时间片用完，调度就转到就绪队列中选择合适的进程分配CPU。

运行——>阻塞：

正在执行的进程因发生某等待事件而无法执行，则进程由执行状态变为阻塞状态，如发生了I/O请求

阻塞——>就绪:

进程所等待的事件已经发生，就进入就绪队列

以下两种状态是不可能发生的：

阻塞——>运行：

即使给阻塞进程分配CPU，也无法执行，操作系统在进行调度时不会从阻塞队列进行挑选，而是从就绪队列中选取

就绪——>阻塞：

就绪态根本就没有执行，谈不上进入阻塞态

8.进程分类

操作系统分类：

协作式多任务：早期 windows 系统使用，即一个任务得到了 CPU 时间，除非它自己放弃使用CPU ，否则将完全霸占 CPU ，所以任务之间需要协作——使用一段时间的 CPU ，主动放弃使用
抢占式多任务：Linux内核，CPU的总控制权在操作系统手中，操作系统会轮流询问每一个任务是否需要使用 CPU ，需要使用的话就让它用，不过在一定时间后，操作系统会剥夺当前任务的 CPU 使用权，把它排在询问队列的最后，再去询问下一个任务

进程类型：

守护进程: daemon,在系统引导过程中启动的进程，和终端无关进程
前台进程：跟终端相关，通过终端启动的进程

注意：两者可相互转化

按进程资源使用的分类：

CPU-Bound：CPU 密集型，非交互
IO-Bound：IO 密集型，交互

二.进程管理命令

1.进程代号

进程的管理主要是指进程的关闭与重启，需要依赖进程的信号来控制。

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

2.ps命令

2.1.选项

查看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/status下的文件中。

支持三种选项：

UNIX选项：选项前面必须要加-，如: -A -e
GNU选项：选项前面需要加--，如: --help
BSD选项：选项亲们不加-，如: a

选项	说明
a	显示当前终端下的所有进程信息，包括其他用户的进程
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	使用长格式显示进程信息
-f	使用完整的格式显示进程信
k\| --sort 属性	对属性排序,属性前加 - 表示倒序 ps aux k -%cpu
o 属性… 选项	显示定制的信息 pid、cmd、%cpu、%mem

2.2.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。？代表和终端无关，系统进程
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。

2.3.ps -elf

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；

2.4.优先级

进程优先级调整

静态优先级：100-139
进程默认启动时的nice值为0，优先级为120
只有根用户才能降低nice值（提高优先性）
人为调整范围-20~19

PRI (最终值) = PRI (原始值) + NI

修改 NI 的值就可以改变进程的优先级。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。

2.5.实验

①.查看进程的特定属性

ps axo pid,cmd,%mem,%cpu

②.按CPU利用率倒序排序

A：ps aux k -%cpu
B：dd if=/dev/zero of=/dev/null

③.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

④.找到未知进程的执行程序文件路径

ps aux k -%cpu |head

ll /proc/PID号/exe

⑤.不可删除

chattr +i xxx

chattr -i xxx

3.prtstat

prtstat：查看进程信息

4.top命令

4.1.选项

top ：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	说明
-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

4.2.交互操作

按键	说明
? 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

4.3.输出部分

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；

第一部分：

第一行：任务队列信息

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：进程信息

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：CPU信息

内容	说明
Cpu(s): 0.1 %us	用户模式占用的 CPU 百分比个人用户开启的进程占用的 cpu 率
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 1
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）意为虚拟程序占用 cpu 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：物理内存信息

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：交换分区信息

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

缓冲（buffer）和缓存（cache）的区别：

缓存（cache）是在读取硬盘中的数据时，把最常用的数据保存在内存的缓存区中，再次读取该数据时，就不去硬盘中读取了，而在缓存中读取。
缓冲（buffer）是在向硬盘写入数据时，先把数据放入缓冲区,然后再一起向硬盘写入，把分散的写操作集中进行，减少磁盘碎片和硬盘的反复寻道，从而提高系统性能。

简单来说，缓存（cache）是用来加速数据从硬盘中"读取"的，而缓冲（buffer）是用来加速数据"写入"硬盘的。

第二部分：

top 命令的第二部分输出，主要是系统进程信息。

字段	含义
PID	进程的ID
USER	该进程所属的用户
PR	优先级，数值越小优先级越高
NI	优先级，数值越小优先级越高
VIRT	该进程使用的虚拟内存的大小，单位为 KB
RES	该进程使用的物理内存的大小，单位为 KB
SHR	共享内存大小，单位为 KB
S	进程状态
%CPU	该进程占用 CPU 的百分比
%MEM	该进程占用内存的百分比
TIME+	该进程共占用的 CPU 时间
COMMAND	进程的命令名

5.pgrep命令

pgrep：查看指定的进程

选项	说明
-U	指定用户
-l	显示进程名
-a	显示完整格式的进程名
-P pid	显示指定进程的子进程

6.pidof命令

已知程序名不知道pid号

7.pstree命令

格式：pstree [OPTION] [ PID | USER ]

选项	说明
-a	显示启动每个进程对应的完整指令，包括启动进程的路径、参数等
-p	显示PID
-T	不显示线程thread,默认显示线程
-u	显示用户切换
-H pid	高亮显示指定进程及其前辈进程

8.lsof命令

根据文件找到对应的进程信息，也可以根据进程信息找到进程打开的文件

选项	功能
-c 字符串	只列出以字符串开头的进程打开的文件。
+d 目录名	列出某个目录中所有被进程调用的文件。
-u 用户名	只列出某个用户的进程打开的文件。
-p pid	列出某个 PID 进程打开的文件。

三.系统资源监控

1.vmstat

动态了解系统资源的使用状况，以及查看当前系统中哪个环节最占用系统资源。

用来监控 CPU 使用、进程状态、内存使用、虚拟内存使用、硬盘输入/输出状态等信息。

选项	含义
-fs	-f：显示从启动到目前为止，系统复制（fork）的程序数，此信息是从 /proc/stat 中的 processes 字段中取得的。 -s：将从启动到目前为止，由一些事件导致的内存变化情况列表说明。
-S 单位	令输出的数据显示单位，例如用 K/M 取代 bytes 的容量。
-d	列出硬盘有关读写总量的统计表。
-p 分区设备文件名	查看硬盘分区的读写情况。

字段	含义
procs	进程信息字段： -r：等待运行的进程数，数量越大，系统越繁忙。 -b：不可被唤醒的进程数量，数量越大，系统越繁忙。
memory	内存信息字段： -swpd：虚拟内存的使用情况，单位为 KB。 -free：空闲的内存容量，单位为 KB。 -buff：缓冲的内存容量，单位为 KB。 -cache：缓存的内存容量，单位为 KB。
swap	交换分区信息字段： -si：从磁盘中交换到内存中数据的数量，单位为 KB。 -so：从内存中交换到磁盘中数据的数量，单位为 KB。这两个数越大，表明数据需要经常在磁盘和内存之间进行交换，系统性能越差。
io	磁盘读/写信息字段： -bi：从块设备中读入的数据的总量，单位是块。 -bo：写到块设备的数据的总量，单位是块。这两个数越大，代表系统的 I/O 越繁忙。
system	系统信息字段： -in：每秒被中断的进程次数。 -cs：每秒进行的事件切换次数。这两个数越大，代表系统与接口设备的通信越繁忙。
cpu	CPU信息字段： -us：非内核进程消耗 CPU 运算时间的百分比。 -sy：内核进程消耗 CPU 运算时间的百分比。 -id：空闲 CPU 的百分比。 -wa：等待 I/O 所消耗的 CPU 百分比。 -st：被虚拟机所盗用的 CPU 百分比

2.free

free -h 查看内存

echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches:表示清除pagecache。
echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches:表示清除回收slab分配器中的对象（包括目录项缓存和inode缓存）。slab分配器是内核中管理内存的一种机制，其中很多缓存数据实现都是用的pagecache。
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches:表示清除pagecache和slab分配器中的缓存对象。

3.iostat

iostat 可以提供更丰富的IO性能状态数据

选项	说明
-c	只显示CPU行
-d	显示设备〈磁盘)使用状态
-k	以千字节为为单位显示输出
-t	在输出中包括时间戳
-x	在输出中包括扩展的磁盘指标

4.uptime

系统运行了多久时间

5.dstat

dstat是一个通用的系统资源统计工具，实时的监控cpu、磁盘、网络、IO、内存等使用情况。

四.进程管理

前台启动：通过终端启动，且启动后一直占据终端
后台启动：可通过终端启动，但启动后即转入后台运行（释放终端）

1.&命令

让作业运行于后台

运行中的作业： Ctrl+z 放到后台但是会停止作业
尚未启动的作业： COMMAND &

第一种把命令放入后台的方法是在命令后面加入空格 &。使用这种方法放入后台的命令，在后台处于执行状态。

注意：放入后台执行的命令不能与前台有交互，否则这个命令是不能在后台执行的。

2.jobs

查看后台任务列表

3.fg

调出后台任务

4.bg

继续执行任务

5.并行执行任务

ping 127.0.0.1&ping 127.0.0.2&ping 127.0.0.3&

五.结束进程

1.kill

kill 命令会向操作系统内核发送一个信号（多是终止信号）和目标进程的 PID，然后系统内核根据收到的信号类型，对指定进程进行相应的操作。

kill 命令是按照 PID 来确定进程的，所以 kill 命令只能识别 PID，而不能识别进程名。Linux 定义了几十种不同类型的信号，可以使用 kill -l 命令查看所有信号及其编号。

格式：kill [信号] PID

信号编号	信号名	含义
0	EXIT	程序退出时收到该信息。
1	HUP	挂掉电话线或终端连接的挂起信号，这个信号也会造成某些进程在没有终止的情况下重新初始化。
2	INT	表示结束进程，但并不是强制性的，常用的 "Ctrl+C" 组合键发出就是一个 kill -2 的信号。
3	QUIT	退出。
9	KILL	杀死进程，即强制结束进程。
11	SEGV	段错误。
15	TERM	正常结束进程，是 kill 命令的默认信号。