进程管理

1.进程概念

(1)内核的功用：

进程管理、文件系统、网络功能、内存管理、驱动程序、安全功能等

(2)进程: 运行中的程序的一个副本，是被载入内存的一个指令集合

当我们“执行一个程序或命令”就可以触发一个事件而取得一个PID，系统应该仅认识二进制文件，
那么当我们让系统工作的时候，就需要启动一个二进制文件，那个二进制文件就是程序。程序一般
放在磁盘中，然后通过用户的执行来触发。触发后会加载到内存中成为一个个体，那就是进程。

(3)进程ID（Process ID，PID）

被用来标记各个进程UID、GID、和SELinux语境决定对文件系统的存取和访问权限，通常从执行
进程的用户来继承存在生命周期。

(3)task struct：Linux内核存储进程信息的数据结构格式
(4)task list：多个任务的的task struct组成的链表
(5)进程创建：

init：第一个进程

• 子进程与父进程

有时候我们杀掉一个进程，过一阵他又自动产生，而且产生的PID还和原先的不一样，如果不是crontab
工作调度的影响，肯定有父进程存在，杀掉子进程，父进程会再生一个，所以我们要先删除父进程

进程：都由其父进程创建，CoW
fork(), clone()【克隆】

2.进程优先级

(1)系统优先级：数字越小，优先级越高
0-139（CentOS4,5）
各有140个运行队列和过期队列
0-98，99（CentOS6）
(2)实时优先级: 99-0 值最大优先级最高
(3)nice值：-20到19，对应系统优先级100-139或99（-20优先级高）

image.png

3.Big O：时间复杂度，用时和规模的关系

O(1), O(logn), O(n)线性, O(n^2)抛物线, O(2^n)

4.进程相关概念

(1)进程内存：

Page Frame: 页框，用存储页面数据，存储Page 4k
LRU：Least Recently Used 近期最少使用算法,释放内存物理地址空间和线性地址空间
MMU：Memory Management Unit负责转换线性和物理地址
TLB:Translation Lookaside Buffer 翻译后备缓冲器,用于保存虚拟地址和物理地址映射关系的缓存

(2)IPC: Inter Process Communication

同一主机: signal:信号
shm: shared memory
semaphore:信号量，一种计数器
不同主机：rpc: remote procedure call
socket: IP和端口号

5.进程状态

(1)Linux内核：抢占式多任务
(2)进程类型：

后台：可以自动运行的工作，你无法用Ctrl+c终止它
（放在后台里的进程不能等待terminal/shell输入，既不能与用户互动，比如说vim）
前台：跟终端相关，通过终端启动的进程。简单地说，你可以控制与执行命令的这个环境
注意：两者可相互转化

(3)进程状态：

运行态：running
就绪态：ready
睡眠态：
可中断：interruptable
不可中断：uninterruptable
停止态：stopped,暂停于内存，但不会被调度，除非手动启动
僵死态：zombie，结束进程，父进程结束前，子进程不关闭
           （如果某个进程CMD后面还接上<defunct>就是僵尸进程）

6.pstree命令：

-A：各进程数之间的连接以为ASCII字符来连接
-p：同时列出每个进程的PID
-u：同时列出每个进程的所属账号名称
-U：各进程数之间的连接以为UTF-8码字符来连接

7.查看进程ps:process state

Linux系统各进程的相关信息均保存在/proc/PID目录下的各文件中

• ps [OPTION]...

支持三种选项：
UNIX选项 如-A -e
BSD选项 如a
GNU选项 如--help

• 选项：

• 默认显示当前终端中的进程
• a 选项包括所有终端中的进程
• x 选项包括不链接终端的进程
• u 选项显示进程所有者的信息
• f 选项显示进程的父进程
• k|--sort 属性 对属性排序
• o 属性… 选项显示定制的信息
pid、comm、%cpu、%mem、state、tty、euser、ruser

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VSZ: Virtual memory SiZe，该进程使用掉的虚拟内存量（KB）
RSS: ReSident Size，该进程占用的固态内存量
TTY：该进程是在哪个终端机上面运行
          若与终端机无关则显示？
         tty1~tty6是本机上面登陆者程序
         pts/0等，表示为网络连接进主机的进程
USER：该进程属于哪个进程账号
PID：该进程的标识符
START：该进程被触发启动的时间
TIME：该进程实际使用CPU运行的时间
COMMAND：该进程的实际命令
%CPU：该进程使用掉的CPU资源百分比
%MEM：该进程所占用的物理内存百分比
STAT：该进程目前的进程状态
          R：running
          S: interruptable sleeping
          D: uninterruptable sleeping
          T: stopped
          Z: zombie
          +: 前台进程
          l: 多线程进程
          L：内存分页并带锁
          N：低优先级进程
          <: 高优先级进程
          s: session leader，会话（子进程）发起

• 常用组合：-ef

-e: 显示所有进程
-f: 显示完整格式程序信息

• 常用组合：-aux（查所有的进程看系统）
• 常用组合：-eFH

-F: 显示更完整格式的进程信息
-H: 以进程层级格式显示进程相关信息

• 常用组合：自定义

# ps -eo pid,tid,class,rtprio,ni,pri,psr,pcpu,stat,comm
# ps axo stat,euid,ruid,tty,tpgid,sess,pgrp,ppid, 
# ps -eo pid,pcpu,comm

ni: nice值
pri: priority 优先级
psr: processor CPU编号
rtprio: 实时优先级

• 常用组合：-aux（显示系统所有的进程）
   示例：

# ps axo pid,cmd,psr,ni,pri,rtprio

8.进程优先级

 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）
(1)nice命令：

nice [OPTION] [COMMAND [ARG]...]

(2)renice命令：

renice [-n] priority pid...

(3)查看：

ps axo pid,comm,ni

9.搜索进程pgrep或ps 选项 | 其它命令

(1)最灵活：ps 选项 | 其它命令
(2)按预定义的模式：pgrep
pgrep [options] pattern

-u uid: effective user，生效者
-U uid: real user，真正发起运行命令者
-t terminal: 与指定终端相关的进程
-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

(3)按确切的程序名称：/sbin/pidof

pidof bash

10.uptime查看系统启动时间与工作负载

显示当前时间，系统已启动的时间、当前上线人数，系统平
均负载（1、5、10分钟的平均负载，一般不会超过1）

(1) 系统平均负载:指在特定时间间隔内运行队列中的平均进程数
(2) 通常每个CPU内核的当前活动进程数不大于3，那么系统的性能良好。如果每个CPU内核的任务数大于5，那么此主机的性能有严重问题
(3)如果linux主机是1个双核CPU，当Load Average 为6的时候说明机器已经被充分使用

11.top：动态查看进程的变化

• 相对于ps是选取一个时间点的进程状态，top则可以持续检测程序运行的状态
  top [-d 数字] |top [-bnp]

-d :后面可以接秒数，就是整个页面更新的秒数
-b:以批次的方式执行top，全部显示所有进程
    通常会搭配数据流重定向来将批处理的结果输出成文件
-n：与-b搭配。表示需要进行几次top结果输出
-p：指定某些个PID来进行查看检测
在top执行的过程中可以使用按键的命令：
              ？：显示在top当中可以输入的按键命令
               P：以CPU使用资源排序显示
               M:以内存的使用资源排序显示
               N：以PID来排序
               T：由该进程CPU时间累计排序
                q：离开top软件的按键

(1)排序：

P（大写）：以占据的CPU百分比,%CPU(默认)
M（大写）：占据内存百分比,%MEM
T（大写）：累积占据CPU时长,TIME+

(2)首部信息显示：

uptime信息：l命令
tasks及cpu信息：t命令
cpu分别显示：1 (数字)
memory信息：m命令
退出命令：q
修改刷新时间间隔：s
终止指定进程：k
保存文件：W

(3)栏位信息简介

us：用户空间
sy：内核空间
ni：调整nice时间
id：空闲
wa：等待IO时间
hi：硬中断
si：软中断（模式切换）
st：虚拟机偷走的时间

12.htop命令：EPEL源

选项:

-d #: 指定延迟时间；
-u UserName: 仅显示指定用户的进程
-s COLUME: 以指定字段进行排序

子命令：

s: 跟踪选定进程的系统调用
l: 显示选定进程打开的文件列表
a：将选定的进程绑定至某指定CPU核心
t: 显示进程树

13.vmstat命令：检测系统资源变化

vmstat [options] [delay [count]]

-a:使用inactive/active （活跃与否）替代buffer/cache内存输出信息
-f :开机到目前为止系统复制(fork)的进程数
-s:将一些事件导致的内存变化情况列表说明
-S：后面接单位，让显示的数据有单位，eg:K/M取代bytes
-d：列出磁盘的读写总量统计表
-p：后面列出分区，可现实该分区的读写总量统计表

内存字段含义：

procs: 
        r：可运行（正运行或等待运行）进程的个数，和核心数有关
        b：处于不可中断睡眠态的进程个数(被阻塞的队列的长度)
memory：
        swpd: 交换内存的使用总量
        free：空闲物理内存总量
        buffer：用于buffer的内存总量
        cache：用于cache的内存总量
swap:
         si：从磁盘交换进内存的数据速率(kb/s)
         so：从内存交换至磁盘的数据速率(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
system：
        in: interrupts 中断速率，包括时钟
        cs: context switch 进程切换速率
cpu：
        us:非内核层的CPU使用状态
        sy:内核层CPU使用状态
        id：闲置的状态
        wa: 等待I/O所耗费的CP
        st：被虚拟机所盗用的CPU使用状态（2.6.11内核后才支持）

• 选项：

-s: 显示内存的统计数据

14.iostat:统计CPU和设备IO信息

eg：iostat 1 10

15.pmap命令：进程对应的内存映射

pmap [options] pid [...]

-x: 显示详细格式的信息

eg：pmap 1

另外一种实现：

cat /proc/PID/maps

16. glances命令：(系统监控工具)EPEL源

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为单位显示网卡数据速率
-d: 关闭磁盘I/O模块
-f /path/to/somefile: 设定输入文件位置
-o {HTML|CSV}：输出格式
-m: 禁用mount模块
-n: 禁用网络模块
-t #: 延迟时间间隔
-1：每个CPU的相关数据单独显示

• C/S模式下运行glances命令
• 服务器模式：

glances -s -B IPADDR
IPADDR: 指明监听的本机哪个地址

• 客户端模式：

glances -c IPADDR
IPADDR：要连入的服务器端地址

17.dstat命令：(系统监控工具)系统资源统计.代替vmstat,iostat

dstat [-afv] [options..] [delay [count]]

-c: 显示cpu相关信息
-C #,#,...,total
-d: 显示disk相关信息
-D total,sda,sdb,...
-g：显示page相关统计数据
-m: 显示memory相关统计数据
-n: 显示network相关统计数据
-p: 显示process相关统计数据
-r: 显示io请求相关的统计数据
-s: 显示swapped相关的统计数据

 --top-cpu：显示最占用CPU的进程
 --top-io: 显示最占用io的进程
 --top-mem: 显示最占用内存的进程
 --top-latency: 显示延迟最大的进程

18. kill命令:(进程管理工具)

向进程发送控制信号，以实现对进程管理,每个信号对应一个数字，信号名称以SIG开头（可省略），不区分大小写

(1)显示当前系统可用信号： kill –l,trap -l

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(2)常用信号：man 7 signal

1) SIGHUP: 无须关闭进程而让其重读配置文件
2) SIGINT: 中止正在运行的进程；相当于Ctrl+c
3) SIGQUIT:相当于ctrl+\
9) SIGKILL: 强制杀死正在运行的进程
15) SIGTERM：终止正在运行的进程
18) SIGCONT：继续运行
19) SIGSTOP：后台休眠

(3)指定信号的方法：

1.信号的数字标识：1, 2, 9
2.信号完整名称：SIGHUP (3) 信号的简写名称HUP

(4)按PID：kill [-SIGNAL] pid …

kill –n SIGNAL pid;kill –s SIGNAL pid

(5)按名称：killall [-SIGNAL] comm…

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(6)按模式：pkill [options] pattern

-SIGNAL
-u uid: effective user，生效者
-U uid: real user，真正发起运行命令者
-t terminal: 与指定终端相关的进程
-l: 显示进程名（pgrep可用）
-a: 显示完整格式的进程名（pgrep可用）
-P pid: 显示指定进程