Linux基础之进程及进程管理

短命女 2023-06-14 10:44 1阅读 0赞

# 进程 #

进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是[操作系统][Link 1]结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

![format_png][]

## **Linux进程** ##

[Linux系统][Linux]会在进程之间共享程序代码和[系统函数][Link 2]库，所以在任何时刻内存中都只有代码的一份拷贝。Linux会为程序创建一个特殊的环境，该环境包含程序运行需要的所有资源，以保证程序能够独立运行，不受其他程序的干扰。这个特殊的环境就称为进程。每个 Linux 命令都与系统中的程序对应，输入命令，Linux 就会创建一个新的进程。系统通过一个五位数字跟踪程序的运行状态，这个数字称为 pid 或进程ID。每个进程都拥有唯一的 pid。理论上，五位数字是有限的，当数字被用完时，下一个 pid 就会重新开始，所以 pid 最终会重复。但是，两个 pid 一样的进程不能同时存在，因为Linux会使用 pid 来跟踪程序的运行状态。

![format_png 1][]

## **前台进程** ##

默认情况下，用户创建的进程都是前台进程；前台进程从键盘读取数据，并把处理结果输出到显示器。我们可以看到前台进程的运行过程。例如，使用 ls -l 命令来遍历当前目录下的文件：

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**后台进程**

后台进程与键盘没有必然的关系。当然，后台进程也可能会等待键盘输入。后台进程的优点是不必等待程序运行结束就可以输入其他命令。创建后台进程最简单的方式就是在命令的末尾加 &，例如：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dhb2ZlaTA0Mjg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

## 前台任务和后台任务的切换 ##

**fg** 命令可以将后台任务调到前台，语法为：fg jobnumber

jobnumber 是通过 jobs 命令获取的后台任务的的序号，注意不是pid。如果后台只有一个任务，可以不指定 jobnumber。  
  
**bg** 命令可以将后台暂停的任务，调到前台继续运行，语法为：bg jobnumber

jobnumber 同样是通过 jobs 命令获取的后台任务的的序号，注意不是pid。如果前台只有一个任务，可以不指定 jobnumber。  
  
如果希望将当前任务转移到后台，可以先 Ctrl+z 暂停任务，再使用 bg 命令。任务转移到后台可以空出终端，继续输入其他命令。

## 任务和进程 ##

任务(task)是最抽象的，是一个一般性的术语，指由软件完成的一个活动。一个任务既可以是一个进程，也可以是多个进程。简而言之，它指的是一系列共同达到某一目的的操作。例如，读取数据并将数据放入内存中。这个任务可以由一个进程来实现，也可以由多个进程来实现。  每个任务都有一个数字表示的任务号。进程(process)常常被定义为程序的执行。可以把一个进程看成是一个独立的程序，在内存中有其完备的数据空间和代码空间。一个进程所拥有的数据和变量只属于它自己。  
  
**jobs** 命令可以用来查看系统中正在运行的任务，包括后台运行的任务。该命令可以显示任务号及其对应的进程ID。一个任务可以对应于一个或者多个进程号。  
  
jobs 命令的 -l 选项可以查看当前任务包含的进程ID

其中，第一列表示任务号，第二列表示任务对应的进程ID，第三列表示任务的运行状态，第四列表示启动任务的命令。

# **`查看正在运行的进程`** #

可以使用 **ps** 命令查看进程的运行状态，包括后台进程，例如：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dhb2ZlaTA0Mjg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

还可以结合 **-f** 选项查看更多信息，f 是 full 的缩写.

每列的含义如下：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>列</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>UID</td> 
   <td>进程所属用户的ID，即哪个用户创建了该进程。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>PID</td> 
   <td>进程ID。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>PPID</td> 
   <td>父进程ID，创建该进程的进程称为父进程。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>C</td> 
   <td>CPU使用率。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>STIME</td> 
   <td>进程被创建的时间。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>TTY</td> 
   <td>与进程有关的终端类型。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>TIME</td> 
   <td>进程所使用的CPU时间。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CMD</td> 
   <td>创建该进程的命令。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

ps 命令还有其他一些选项：

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>选项</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-a</td> 
   <td>显示所有用户的所有进程。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-x</td> 
   <td>显示无终端的进程。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-u</td> 
   <td>显示更多信息，类似于 -f 选项。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-e</td> 
   <td>显示所有进程。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**Centos5/6: init**

**Centos7: systemd**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dhb2ZlaTA0Mjg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dhb2ZlaTA0Mjg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

## 终止进程 ##

当进程运行在前台时，可以通过 **kill** 命令或 Ctrl+C 组合键来结束进程。  
  
如果进程运行在后台，那么首先要通过 **ps** 命令来获取进程ID，然后使用 **kill** 命令“杀死”进程，例如：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dhb2ZlaTA0Mjg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

如上所示，kill 命令终结了 autofs 进程。  
  
可以使用 pgrep 命令来进行进程过滤：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dhb2ZlaTA0Mjg_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

显示某一用户运行的所有进程：

![20191123141415345.png][]

## **父进程和子进程** ##

每个 Linux 进程会包含两个进程ID：当前进程ID(pid)和父进程ID(ppid)。可以暂时认为所有的进程都有父进程。  
  
由用户运行的大部分命令都将 Shell 作为父进程，使用 **ps -f** 命令可以查看当前进程ID和父进程ID。

![format_png 2][]

使用 pstree 命令查看进程树：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dhb2ZlaTA0Mjg_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

## 僵尸进程和孤儿进程 ##

正常情况下，子进程被终止时会通过 SIGCHLD 信号通知父进程，父进程可以做一些清理工作或者重新启动一个新的进程。但在某些情况下，父进程会在子进程之前被终止，那么这些子进程就没有了“父亲”，被称为**孤儿进程**。  
  
init 进程会成为所有孤儿进程的父进程。init 的 pid 为1，是Linux系统的第一个进程，也是所有进程的父进程。  
  
如果一个进程被终止了，但是使用 ps 命令仍然可以查看该进程，并且状态为 Z，那么这就是一个**僵尸进程**。僵尸进程虽然被终止了，但是仍然存在于进程列表中。一般僵尸进程很难杀掉，你可以先杀死他们的父进程，让他们变成孤儿进程，init 进程会自动清理僵尸进程。

## 常驻进程 ##

常驻进程一般是系统级进程，以 root 权限运行在后台，可以处理其他进程的请求。  
  
常驻进程没有终端，不能访问 /dev/tty 文件，如果使用 ps -ef 查看该进程，tty 这一列会显示问号(?)。  
  
更确切地说，常驻进程通常运行在后台，等待指定事件发生，例如打印进程是一个常驻进程，它会等待用户输入打印相关的命令并进行处理。

## top命令 ##

top 命令是一个很有用的工具，它可以动态显示正在运行的进程，还可以按照指定条件对进程进行排序，与Windows的任务管理器类似。  
  
top 命令可以显示进程的很多信息，包括物理内存、虚拟内存、CPU使用率、平均负载以及繁忙的进程等。例如：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dhb2ZlaTA0Mjg_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]

**htop** 是一个 Linux 下的交互式的进程浏览器，可以用来替换 Linux 下的 top 命令：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dhb2ZlaTA0Mjg_size_16_color_FFFFFF_t_70 9][]

##  ##

vmstat是Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监控，对系统的整体情况进行统计。

![20191123143154754.png][]

**字段说明：**

Procs（进程）：

>   r: 运行队列中进程数量
> 
>   b： 等待IO的进程数量

Memory（内存）：

>   swpd: 使用虚拟内存大小
> 
>   free: 可用内存大小
> 
>   buff: 用作缓冲的内存大小
> 
>   cache: 用作缓存的内存大小

Swap：

si: 每秒从交换区写到内存的大小

>   so: 每秒写入交换区的内存大小

IO：（现在的Linux版本块的大小为1024bytes）

>   bi: 每秒读取的块数
> 
>   bo: 每秒写入的块数

系统：

> in: 每秒中断数，包括时钟中断。【interrupt】
> 
> cs: 每秒上下文切换数。        【count/second】

CPU（以百分比表示）：

>   us: 用户进程执行时间(user time)
> 
>   sy: 系统进程执行时间(system time)
> 
>   id: 空闲时间(包括IO等待时间),中央处理器的空闲时间 。以百分比表示。
> 
>   wa: 等待IO时间

**备注：**

> 如果r经常大于4，id经常少于40，表示cpu的负荷很重。
> 
> 如果bi，bo长期不等于0，表示内存不足。
> 
> 如果disk经常不等于0，且在b中的队列大于3，表示io性能不好。
> 
> Linux在具有高稳定性、可靠性的同时，具有很好的可伸缩性和扩展性，能够针对不同的应用和硬件环境调整，优化出满足当前应用需要的最佳性能。因此企业在维护Linux系统、进行系统调优时，了解系统性能分析工具是至关重要的。

强大的性能监测工具 **dstat**

dstat命令是一个用来替换vmstat、iostat、netstat、nfsstat和ifstat这些命令的工具，是一个全能系统信息统计工具

dstat使用说明：   
直接使用 dstat，默认使用的是 -cdngy 参数，分别显示 cpu、disk、net、page、system 信息

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dhb2ZlaTA0Mjg_size_16_color_FFFFFF_t_70 10][]

**CPU状态**：CPU的使用率。显示了用户，系统和空闲部分，这更好地分析了CPU当前的使用状况。如果你看到"wait"一栏中，CPU的状态是一个高使用率值，那说明系统存在一些其它问题。当CPU的状态处在"waits"时，那是因为它正在等待I/O设备（例如内存，磁盘或者网络）的响应而且还没有收到。

**磁盘统计（dsk）**：磁盘的读写操作，这一栏显示磁盘的读、写总数。

**网络统计（net）**：网络设备发送和接受的数据，这一栏显示的网络收、发数据总数。

**分页统计（paging）**：系统的分页活动。分页指的是一种内存管理技术用于查找系统场景，一个较大的分页表明系统正在使用大量的交换空间，或者说内存非常分散，大多数情况下你都希望看到page in（换入）和page out（换出）的值是0 0。

**系统统计（system）**：这一项显示的是中断（int）和上下文切换（csw）。这项统计仅在有比较基线时才有意义。这一栏中较高的统计值通常表示大量的进程造成拥塞，需要对CPU进行关注。你的服务器一般情况下都会运行运行一些程序，所以这项总是显示一些数值。

默认情况下，dstat每秒都会刷新数据。如果想退出dstat，你可以按"CTRL+C"键。

需要注意的是报告的第一行，通常这里所有的统计都不显示数值的。

**dstat的参数详情**

*  \-c:显示cpu当前状态
 *  \-C:加cpu号分别显示cpu
 *  \-l：显示负载统计量
 *  \-m:显示内存状态包括used，buffer，cache，free
 *  \-n:显示网卡总状态
 *  \-nf:分页显示网卡装填
 *  \-r:显示i/o统计
 *  \-s:显示交换分区的状态
 *  \-t:显示时间
 *  \-fs:显示文件系统统计数据，包括文件总数和innodes值
 *  \-nocolor:输出不现实颜色
 *  \-socket:统计网络数据
 *  \-tcp:显示tcp统计
 *  \-udp:显示udp统计

定制时间和输出间隔，比如 `dstat -nf 2 5` 表示输出网络设备 2秒一次 一共输出5次

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[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F
[format_png]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9zczEuYmRzdGF0aWMuY29tLzcwY0Z1WFNoX1ExWW54R2twb1dLMUhGNmhoeS9pdC91PTIyMjI1NzY5MTQsMzA1NTA0MjQzOSZmbT0yNiZncD0wLmpwZw?x-oss-process=image/format,png
[Linux]: https://baike.baidu.com/item/Linux%E7%B3%BB%E7%BB%9F
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E5%87%BD%E6%95%B0
[format_png 1]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly90aW1nc2EuYmFpZHUuY29tL3RpbWc_aW1hZ2UmcXVhbGl0eT04MCZzaXplPWI5OTk5XzEwMDAwJnNlYz0xNTc0MTQ3NjA4NzYyJmRpPTkyOTFlZmE0MzAwNTRhMjBkYWMxMmE5ZTU5ZjE2ODYxJmltZ3R5cGU9MCZzcmM9aHR0cCUzQSUyRiUyRnd3dy5mYXJzaWdodC5jb20uY24lMkZuZXdzJTJGaW1hZ2VzJTJGZW1iMTQ0LTIuanBn?x-oss-process=image/format,png
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[20191123143154754.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191123143154754.png
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