07、linux进程管理

一、进程介绍

1、进程概念

1）正在执行的程序
2）正在计算机上执行的程序实例
3）能分配处理器并由处理器执行的实体
进程的两个基本元素是程序代码和代码相关联的数据集。进程是一种动态描述，但并不代表所有的进程都在运
行。这就可以引入‘进程状态’。
进程在内存中因策会略或调度需求，会处于各种状态

2、linux下的进程状态

static const char * const task_state_array[] = {
"R (running)", /* 0 */
"S (sleeping)", /* 1 */
"D (disk sleep)", /* 2 */
"T (stopped)", /* 4 */
"t (tracing stop)", /* 8 */
"X (dead)", /* 16 */
"Z (zombie)", /* 32 */
};

# R- -可执行状态（运行状态）
只有在运行状态的进程才有可能在CPU上运行，注意是可能，并不意味着进程一定在运行中。同一时刻可能有多个进程处在可执行状态，这些进程的PCB（进程控制块）被放入对应CPU的可执行队列中。然后进程调度器从各个可执行队列中分别选择一个进程在CPU上运行。
另外如果计算机只有一个处理器，那么一次最多只有一个进程处于这种状态。

# S- -可中断睡眠状态（sleeping）
处在这个状态意味着进程在等待事件完成。这些进程的PCB（task_struct结构）被放入对应时间的等待队中。然后等待的事件发生时，对应的进程将被唤醒。

# D- -不可中断睡眠（disk sleep）
在这个状态的进程通常会等待IO的结束。
这个状态与sleeping状态相似，处于睡眠状态，但是此刻进程是不可中断的，意思是不响应异步信号。
另外你会发现处在D状态的进程kill -9竟然也杀不死。这就相当于我们怎么也叫不醒一个装睡的人。

# T- -暂停状态
给进程发送一个SIGSTOP信号，进程就会响应信号进入T状态，除非该进程正处在D状态。
再通过发送SIGCONT信号让进程继续运行。
kill -SIGSTOP
kill -SIGCONT

# Z- -僵死状态
僵死状态是一个比较特殊的状态。进程在退出的过程中，处于TASK_DEAD状态。
在这个退出过程中，进程占有的所有资源将被回收，除了task_struct结构（以及少数资源）以外。于是进
程就只剩下task_struct这么个空壳，故称为僵尸。

# X- -死亡状态或退出状态（dead）
死亡状态是内核运⾏ kernel/exit.c ⾥的 do_exit() 函数返回的状态。这个状态只是⼀个返回状态，
你不会在任务列表⾥看到这个状态

3、进程状态切换

进程在运行中不断的改变运行状态；
1）就绪状态
当进程已分配到除CPU以外的所有必要的资源，只要获得处理机便可立即执行，这时的进程状态称为就绪状态。
2）执行（Running）状态
当进程已获得处理机，其程序正在处理机上执行，此时的进程状态称为执行状态
3） 阻塞(Blocked)状态
正在执行的进程，由于等待某个事件发生而无法执行时，便放弃处理机而处于阻塞状态。引起进程阻塞的事件可有多种，例如，等待I/O完成、申请缓冲区不能满足、等待信件(信号)等。

# 就绪–>执行
处在就绪状态的进程，当调度器为其分配了处理机后，就变成了执行状态。
# 执行–>就绪
执行状态的进程在其执行过程中，时间片跑完了不得不让出处理机，于是从执行变成就绪状态。
# 执行–>阻塞
正在执行的进程等待某种事件而无法继续执行时，便从执行状态变成阻塞状态。
# 阻塞–>就绪
处在阻塞状态的进程，如果等待的时间发生，则从阻塞状态转变成就绪状态。

二、查看进程

ps aux 是常用组合，查看进程用户、PID、占用CPU百分比、占用内存百分比、状态、执行的命令等

-a  	# 显示一个终端的所有进程
-u 		# 选择有效的用户id或者是用户名
-x 		# 显示没有控制终端的进程，同时显示各个命令的具体路径。

示例：

[root@localhost ~]# ps aux | head -5
USER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root          1  0.0  0.6  54400  6644 ?        Ss   08:26   0:07 /usr/lib/systemd/systemd --system --deserialize 21
root          2  0.0  0.0      0     0 ?        S    08:26   0:00 [kthreadd]
root          3  0.0  0.0      0     0 ?        S    08:26   0:00 [ksoftirqd/0]
root          7  0.0  0.0      0     0 ?        S    08:26   0:00 [migration/0]

• 查看结果显示

USER ：	运行进程的用户
PID  ： 	进程ID
%CPU ：  CPU占用率
%MEM ：  内存占用率
VSZ  ：  占用虚拟内存，单位：kb（killobytes）
		VSZ是指已分配的线性空间大小，这个大小通常并不等于程序实际用到的内存大小，产生这个的可能性很多
		比如内存映射，共享的动态库，或者向系统申请了更多的堆，都会扩展线性空间大小。
RSS: 	占用实际内存，单位：kb（killobytes）
		RSZ是Resident Set Size，常驻内存大小，即进程实际占用的物理内存大小
TTY： 	进程运行的终端


STAT： 	进程状态 	man ps (/STATE)
R 		运行
S 		可中断睡眠 Sleep，即在睡眠的过程中可以接收信号唤醒=》执行的IO操作可以得到硬件设备的响应
D 		不可中断睡眠，即在睡眠的过程中不可以接收信号唤醒=》执行的IO操作得不到硬件设备的响应
T 		停止的进程
Z 		僵尸进程
X 		死掉的进程(几乎看不见，因为死了就立即回收了)
< 		标注了<小于号代表优先级较高的进程
N 		N代表优先级较低的进程
s 		包含子进程
+ 		+表示是前台的进程组
l 		小写字母l，代表以线程的方式运行，即多线程
| 		管道符号代表多进程
START: 	 进程的启动时间
TIME： 	进程占用CPU的总时间
COMMAND： 进程文件，进程名
          带[]号的代表内核态进程
          不带[]号的代表用户态进程

• linux进程有两种睡眠状态

# 1、Interruptible Sleep（可中断睡眠，在ps命令中显示“S”）
处在这种睡眠状态的进程是可以通过给它发送signal来唤醒的，比如发HUP信号给nginx的master进程可以让nginx重新加载配置文件而不需要重新启动nginx进程；

# 2、Uninterruptible Sleep（不可中断睡眠，在ps命令中显示“D”）
处在这种状态的进程不接受外来的任何signal，这也是为什么之前我无法用kill杀掉这些处于D状态的进程，无论是“kill”、“kill -9”、“kill -15”还是按 Ctrl+C 、Ctrl+Z 都无济于，因为它们压根儿就不受这些信号的支配。
# 解释
进程为什么会被置于D状态呢？处于uninterruptible sleep状态的进程通常是在等待IO，比如磁盘IO，网络IO，其他外设IO，如果进程正在等待的IO在较长的时间内都没有响应，那么就很会不幸地被ps看到了，同时也就意味着很有可能有IO出了问题，可能是外设本身出了故障，也可能是比如NFS挂载的远程文件系统已经不可访问了。
正是因为得不到IO的响应，进程才进入了uninterruptible sleep状态，所以要想使进程从uninterruptible sleep状态恢复，就得使进程等待的IO恢复，比如如果是因为从远程挂载的NFS卷不可访问导致进程进入uninterruptible sleep状态的，那么可以通过恢复该NFS卷的连接来使进程的IO请求得到满足，除此之外，要想干掉处在D状态进程就只能重启整个Linux系统了（恐怖的D状态）。
看到有人说如果要想杀掉D状态的进程，通常可以去杀掉它的父进程（通常是shell，我理解的这种情况是在shell下直接运行的该进程，之后该进 程转入了D状态），于是我就照做了，之后就出现了上面的状态：他们父进程被杀掉了，但是他们的父进程PID都变成了1，也就是init进程，这下可如何是好？此时我这些D状态的进程已经影响到其他一些进程的运行，而已经无法访问的NFS卷又在段时间内无法恢复，那么，只好重新启动了。

# 强调
D与Z状态的进程都无法用kill -9杀死

示例：

# 1、在窗口1执行命令
[root@localhost ~]# vim a.txt

# 2、在窗口2查看vim的运行状态为：S+
[root@localhost ~]# ps aux | grep [v]im
root      79400  0.0  0.5 149576  5116 pts/2    S+   17:48   0:00 vim a.txt

# 3、在窗口1执行：ctrl+z，将进程放置到后台
[root@localhost ~]# vim a.txt

[1]+  已停止               vim a.txt

# 4、在窗口2查看vim的运行状态为：T
[root@localhost ~]# ps aux | grep [v]im
root      79543  0.0  0.5 149620  5180 pts/2    T    17:51   0:00 vim a.txt

示例2：查看S+、R+、D+

# 1、在窗口1执行命令
[root@localhost ~]# tar cvzf test.tar.gz /etc/ /usr/ /var/ /usr/

# 2、在窗口2查看tar的状态：S+、R+、D+
[root@localhost ~]# while true;do ps aux |grep [t]ar;sleep 0.3;clear;done

• 查看进程树

[root@localhost ~]# yum install psmisc -y		# 安装pstree
[root@localhost ~]# pstree
[root@localhost ~]# pstree 104239
bash───bash───bash───bash───pstree

• 查看ppid

[root@localhost ~]# ps -ef| head -5
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root          1      0  0 08:26 ?        00:00:08 /usr/lib/systemd/systemd --system --deserialize 21
root          2      0  0 08:26 ?        00:00:00 [kthreadd]
root          3      2  0 08:26 ?        00:00:00 [ksoftirqd/0]
root          7      2  0 08:26 ?        00:00:00 [migration/0]

• 动态查看

# 一 基本用法
[root@localhost ~]# top
[root@localhost ~]# top -d 1 # 1秒刷新一次
[root@localhost ~]# top -d 1 -p 进程的pid
[root@localhost ~]# top -d 1 -p `pgrep nginx | head -1`
[root@localhost ~]# top -d 1 -p `pgrep sshd | head -1`,33 # 查看sshd以及pid为33的进程
[root@localhost ~]# top -d 1 -u nginx # 查看指定用户进程
[root@localhost ~]# top -b -n 2 > top.txt # 将2次top信息写入到文件

# 二 显示信息解释
第一部分：系统整体统计信息
    up左边的代表当前的时间
    up右边代表运行了多长时间
    load average: 0.86, 0.56, 0.78 CPU 1分钟，5分钟，15分钟平均负载
    us 用户态进程占用cpu时间的百分比
    sys 内核态进程占用cpu时间的百分比
    ni 代表优先被调度的进程占cpu时间的百分比
    id cpu空闲的百分比
    wa cpu等待io的百分比
    hi 硬件中断，处理硬件中断所占用CPU的时间
    si 软件中断，处理软件中断所占用CPU的时间
    st 被偷走的cpu

    linux中断：https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/13916102.html
   
第二部分：进程信息
top 命令 VSZ,RSS,TTY,STAT, VIRT,RES,SHR,DATA的含义
====================================================
VIRT：virtual memory usage 虚拟内存
1、进程“需要的”虚拟内存大小，包括进程使用的库、代码、数据等
2、假如进程申请100m的内存，但实际只使用了10m，那么它会增长100m，而不是实际的使用量

RES：resident memory usage 常驻内存
1、进程当前使用的内存大小，但不包括swap out(当某进程向OS请求内存发现不足时，OS会把内存中暂时不用的数据交换出去，放在SWAP分区中，这个过程称为SWAP OUT。当某进程又需要这些数据且OS发现还有空闲物理内存时，又会把SWAP分区中的数据交换回物理内存中，这个过程称为SWAP IN)
2、包含其他进程的共享
3、如果申请100m的内存，实际使用10m，它只增长10m，与VIRT相反
4、关于库占用内存的情况，它只统计加载的库文件所占内存大小

SHR：shared memory 共享内存
1、除了自身进程的共享内存，也包括其他进程的共享内存
2、虽然进程只使用了几个共享库的函数，但它包含了整个共享库的大小
3、计算某个进程所占的物理内存大小公式：RES – SHR
4、swap out后，它将会降下来，因为内存充裕了，大家就没必要合租内存了

DATA
1、数据占用的内存。如果top没有显示，按f键、然后用空格选中DATA项目、然后按q则可以显示出来。
2、真正的该程序要求的数据空间，是真正在运行中要使用的。

# 三 top 运行中可以通过 top 的内部命令对进程的显示方式进行控制。内部命令如下：
命令
M 		按内存的使用排序
P 		按CPU使用排序
N 		以PID的大小排序
R 		对排序进行反转
f 		自定义显示字段
1 		显示所有CPU的负载
s 		改变画面更新频率
h|?		帮助
< 		向前
> 		向后
z 		彩色

# 四：调整进程的优先级：
1、r 调整进程的优先级（Nice Level）
优先级的数值为-20~19，其中数值越小优先级越高，数值越大优先级越低，-20的优先级最高，19的优先级最低。
需要注意的是普通用户只能在0～19之间调整应用程序的优先权值，只有超级用户有权调整更高的优先权值（从-20～19）。

2、k 给进程发送信号 1,2(^C),9,15,18,19(^Z)

# 五：更多内部命令
l – 关闭或开启第一部分第一行 top 信息的表示
t – 关闭或开启第一部分第二行 Tasks 和第三行 Cpus 信息的表示
m – 关闭或开启第一部分第四行 Mem 和 第五行 Swap 信息的表示
N – 以 PID 的大小的顺序排列表示进程列表
P – 以 CPU 占用率大小的顺序排列进程列表
M – 以内存占用率大小的顺序排列进程列表
h – 显示帮助
n – 设置在进程列表所显示进程的数量
q – 退出 top

序号		列名 		含义
a 		  PID 	    进程id
b 		  PPID   	父进程id
c 		  RUSER Real user name
d 		  UID 		进程所有者的用户id
e 		  USER 		进程所有者的用户名
f  	 	  GROUP 	进程所有者的组名
g 		  TTY 		启动进程的终端名。不是从终端启动的进程则显示为 ?
h 		  PR 		优先级
i 		  NI 		nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级
j 		  P 		最后使用的CPU，仅在多CPU环境下有意义
k 		  %CPU 		上次更新到现在的CPU时间占用百分比
l 		  TIME 		进程使用的CPU时间总计，单位秒
m 		  TIME+ 	进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
n 		  %MEM 		进程使用的物理内存百分比
o 		  VIRT 		进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES
p 		  SWAP 		进程使用的虚拟内存中，被换出的大小，单位kb。
q 		  RES 		进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA
r 		  CODE 		可执行代码占用的物理内存大小，单位kb
s 		  DATA 		可执行代码以外的部分(数据段+栈)占用的物理内存大小，单位kb
t 		  SHR 		共享内存大小，单位kb
u 		  nFLT 		页面错误次数
v 		  nDRT 		最后一次写入到现在，被修改过的页面数。
w 		  S 		进程状态。（D=不可中断的睡眠状态，R=运行，S=睡眠，T=跟踪/停止，Z=僵尸进程）
x 		  COMMAND    命令名/命令行
y 		  WCHAN 	若该进程在睡眠，则显示睡眠中的系统函数名
z 		  Flags 	任务标志，参考 sched.h
默认情况下仅显示比较重要的 PID、USER、PR、NI、VIRT、RES、SHR、S、%CPU、%MEM、TIME+、COMMAND 列。可以通过下面的快捷键来更改显示内容。
通过 f 键可以选择显示的内容。按 f 键之后会显示列的列表，按 a-z 即可显示或隐藏对应的列，最后按回车键确定。
按 o 键可以改变列的显示顺序。按小写的 a-z 可以将相应的列向右移动，而大写的 A-Z 可以将相应的列向左移动。最后按回车键确定。
按大写的 F 或 O 键，然后按 a-z 可以将进程按照相应的列进行排序。而大写的 R 键可以将当前的排序倒转

三、shell管理进程

1、优先级设置

可以在启动进程时用nice命令设置设置优先级

# 1、命令
nice [-n <优先级>] [--help] [--version] [执行指令]

# 2、选项介绍:
若 nice命令未指定优先级的调整值，则以缺省值10来调整程序运行优先级，既在当前程序运行优先级基础之
上增加10。
-n <优先级> 指定优先级；
--help 帮助信息；
--version 版本信息；

# 3、执行范例:让命令以新的优先级执行
[root@localhost ~]# $ nice -n 5 ls # nice -n -20 命令

# 4、ps -l 命令
其中的几个重要信息有：
UID ： 代表执行者的身份
PID ： 代表这个进程的代号
PPID ：代表这个进程是由哪个进程发展衍生而来的，亦即父进程的代号
PRI ：代表这个进程可被执行的优先级，其值越小越早被执行
NI ：代表这个进程的nice值

PRI即进程的优先级，此值越小进程的优先级别越高。而NI，也就是我们所要说的nice值(通过nice命令设置)，其表示进程可被执行的优先级的修正数值。如前面所说，PRI值越小越快被执行，那么加入nice值后，将会使得PRI变为：PRI(new)=PRI(old)+nice。
所以，nice命令设置的优先级不是程序最终的优先级，而只是优先级的修正数值。
renice命令允许用户修改一个正在运行的进程的优先权。

也可以对已运行的进程设置新的优先级

[root@localhost ~]# renice -20 11111

2、给进程发送信号

[root@localhost ~]# kill -l # 列出所有支持的信号
=====================解释==========================
# HUP(1): 1、挂起信号 2、往往可以让进程重新加载配置
本信号在用户终端连接(正常或非正常)结束时发出, 通常是在终端的控制进程结束时, 通知同一session内的各个作业, 这时它们与控制终端不再关联。
登录Linux时，系统会分配给登录用户一个终端(Session)。在这个终端运行的所有程序，包括前台进程组和后台进程组，一般都 属于这个 Session。当用户退出Linux登录时，前台进程组和后台有对终端输出的进程将会收到SIGHUP信号。这个信号的默认操作为终止进程，因此前台进 程组和后台有终端输出的进程就会中止。不过，可以捕获这个信号，比如wget能捕获SIGHUP信号，并忽略它，这样就算退出了Linux登录，wget也能继续下载。
此外，对于与终端脱离关系的守护进程，这个信号用于通知它重新读取配置文件。

# INT(2): 中断, 通常因为按下ctrl+c而产生的信号，用于通知前台进程组终止进程。

# QUIT(3): 退出，和SIGINT类似, 但由QUIT字符(通常是Ctrl-\)来控制. 进程在因收到SIGQUIT退出时会产生core文件, 在这个意义上类似于一个程序错误信号。

# TSTP(20): 停止进行运行,通常因为按下ctrl+z而产生的信号

# KILL (9)：强制杀死
用来立即结束程序的运行. 本信号不能被阻塞、处理和忽略。如果管理员发现某个进程终止不了，可尝试发送这个信号。

# TERM(15):
终止,是不带参数时kill默认发送的信号，默认是杀死进程，与SIGKILL不同的是该信号可以被阻塞和处理。
通常用TERM信号来要求程序自己正常退出，如果进程终止不了，我们才会尝试SIGKILL。

# CONT(18) 被暂停的进程将继续恢复运行

# SIGSTOP(19) 暂停进程

# SIGCHLD
子进程结束时, 父进程会收到这个信号。
如果父进程没有处理这个信号，也没有等待(wait)子进程，子进程虽然终止，但是还会在内核进程表中占有表项，这时的子进程称为僵尸 进程。这种情 况我们应该避免(父进程或者忽略SIGCHILD信号，或者捕捉它，或者wait它派生的子进程，或者父进程先终止，这时子进程的终止自动由init进程 来接管)。

# 更多详见：man 7 signal

杀死所有：根据进程名杀所有

[root@localhost ~]# vim a.txt &
[4] 82137
[root@localhost ~]# vim a.txt &
[5] 82139

[4]+  已停止               vim a.txt
[root@localhost ~]# vim a.txt &
[6] 82143

[5]+  已停止               vim a.txt
[root@localhost ~]# killall -9 vim
[1]   已杀死               vim a.txt
[4]   已杀死               vim a.txt
[5]-  已杀死               vim a.txt
[6]+  已杀死               vim a.txt
[root@localhost ~]# pkill -9 vim
[root@localhost ~]#

查看某个用户开启的进程

[root@localhost ~]# pgrep -l -u root

四、proc文件系统

[root@localhost ~]# du -sh /proc

cpu：/proc/cpuinfo

[root@localhost ~]# grep 'processor' /proc/cpuinfo
processor       : 0
[root@localhost ~]# grep 'physical id' /proc/cpuinfo
physical id     : 0
[root@localhost ~]# grep 'cpu cores' /proc/cpuinfo
cpu cores       : 1
[root@localhost ~]# cat /proc/cpuinfo

lm（64位）
vmx 支持虚拟化 Intel
svm 支持虚拟化 AMD
[root@localhost ~]# egrep --color 'lm|vmx|svm' /proc/cpuinfo
[root@localhost ~]# lscpu

内存：/proc/meminfo

# 查看内存
[root@egon ~]# less /proc/meminfo

[root@localhost ~]# free -wm
              total        used        free      shared     buffers       cache   available
Mem:            977         160          66          11           3         747         646
Swap:          2047           1        2046


# 需要注意的是
free表示的是当前完全没有被程序使用的内存；
而cache在有需要时，是可以被释放出来以供其它进程使用的（当然，并不是所有cache都可以释放，比如当前被用作ramfs的内存）。
而available才是真正表明系统目前可以提供给新启动的应用程序使用的内存。
/proc/meminfo从3.14内核版本开始提供MemAvailable的值；在2.6.27~3.14版本之间，是free程序自己计算available的值；早于2.6.27版本，available的值则同free一样。

# 释放内存示例：	
[root@localhost ~]# free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        1001332      164132       68012       12240      769188      662032
Swap:       2097148        1060     2096088
[root@localhost ~]# echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
[root@localhost ~]# free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        1001332      149816      791392       12240       60124      759016
Swap:       2097148        1060     2096088

内核启动参数： /proc/cmdline

[root@localhost ~]# cat /proc/cmdline
BOOT_IMAGE=/vmlinuz-3.10.0-327.el7.x86_64 root=/dev/mapper/centos-root ro crashkernel=auto rd.lvm.lv=centos/root rd.lvm.lv=centos/swap rhgb quiet LANG=en_US.UTF-8
[root@localhost ~]# uptime
 18:41:16 up 10:14,  3 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05

卸载/proc后

# 下述命令都不可用
free -m
uptime
lscpu
toop

五、管理后台进程

[root@localhost ~]# sleep 5000 &         # 运行程序（时），让其在后台执行
[1] 83176
[root@localhost ~]# sleep 4000
^Z									  # ^z,将前台的程序挂起（暂停）到后台
[2]+  已停止               sleep 4000
[root@localhost ~]# jobs				# 中括号内的编号就是作业编号，%1代表作业1
[1]   运行中               sleep 5000 &
[2]+  已停止               sleep 4000

[root@localhost ~]# bg %2 				# 让作业2在后台运行
[2]+ sleep 4000 &
[root@localhost ~]# fg %1 				# 将作业1调回到前台
[root@localhost ~]# jobs
[2]+ 运行中 sleep 4000 &
[root@localhost ~]# kill %2

nohup

加在一个命令的最前面，表示不挂断的运行命令

六、管道

1、介绍

# 管道用于进程间通信
[root@localhost ~]# ps aux |grep "httpd"
[root@localhost ~]# yum list |grep nginx

详细地说，管道操作符号 "|" ，主要用来连接左右两个命令, 将左侧的命令的标准输出, 交给右侧命令的标准输入
PS: 无法传递标准错误输出至后者命令
格式: cmd1 | cmd2 [...|cmdn]

2、管道流程示意图

3、管道应用示例

• 统计当前/etc/passwd中用户使用的shell类型

[root@localhost ~]# awk -F: '{print $7}' /etc/passwd | sort | uniq -c
      2 /bin/bash
      1 /bin/sync
      1 /sbin/halt
     19 /sbin/nologin
      1 /sbin/shutdown

• 统计网站的访问情况

[root@localhost ~]# netstat -an |grep :80 |awk -F":" '{print $8}'|sort |uniq -c