Linux 进程及作业管理

一 进程、线程、程序概念

1、进程(Process)

什么是进程，简单的说，进程是程序的执行实例，即运行中的程序，同时也是程序的一个副本；程序是放置于磁盘的，而运行中的程序是位于内存中的。

2、线程(Thread)

一个进程至少包括一个线程，通常将该线程称为主线程，所以线程是比进程更小的单位，是系统分配处理器时间资源的基本单元。一个进程要想同时在多颗CPU上运行，必须得分成互不影响的多个执行流，而后每组单独在各自所分配的CPU上运行，这种分化后的执行流且有着比进程更小资源分配单位称之为线程。线程之间可以共享内存空间，当一个文件需要被打开多次时，线程模型可以节省很大的内存空间，但是得避免因资源征用造成死锁问题。并且线程在运行过程当中，如果某一个线程崩溃或是出现意外情况，会影响同个进程内其它线程，比单进程模型稳定性差。

3、程序(Program)

程序由指令和数据组成。

程序是为了达到特定的目的，可以被计算机运行并且由命令代码组成的语句序列。

程序只是一个普通文件，是一个机器代码指令和数据的集合，这些指令和数据存储在磁盘上的一个可执行映象（Executable Image）中，所以，程序是一个静态的实体。

二 进程相关知识

1.虚拟地址空间

在内存中，每个程序的运行都是孤立的，每个程序只知道当前内存空间只运行了自己和内核，而看不到其它的进程。

2.内核模式与用户模式

以32bit系统为例，Linux的虚拟地址空间为0～4G。Linux内核将这4G字节的空间分为两部分。将最高的1G字节（从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF），供内核使用，称为“内核空间”。而将较低的3G字节（从虚拟地址0x00000000到0xBFFFFFFF)，供各个进程使用，称为“用户空间)。Linux使用两级保护机制：0级供内核使用，3级供用户程序使用。

3.进程的状态：

        运行态：runnnig

        睡眠态：sleeping

        可中断睡眠：interruptable，随时来请求，随时能唤醒，比如处理完当前请求后暂时还没有更多请求下，这种sleep就是可                                    中断 

        不可中断睡眠：uninterruptable，等待外部条件满足之前无法继续运行。       

        停止态：stopped，不会再被内核调度并运行。

        僵死态：zombie，父进程先于子进程结束了，子进程再也不能被停掉的进程。

4.进程的优先级

        CPU挑选进程是根据进程的优先级进行的，进程优先级的取值范围为0-139。

        实时优先级：0-99，数字越大，优先级越高；（内核控制）

        静态优先级：100-139，数字越小，优先级越高。（用户可控制的优先级）

        用户可以通过调整nice值来改变进程的优先级。

        nice值：-20-19 调整静态优先级

        进程启动时，默认nice值为0，优先级对应为120。

        动态优先级：由内核维护，动态调整。

        Linux使用抢占式多任务：当时钟信号到达时，高优先级进程可以抢占CPU。

5.进程间通信方式(IPC: Inter Process Communication)

同一主机：

            singnal：信号。

            shm：共享内存。

            semerphor：旗语。

不同主机：

            rpc：remote procedure calling，远程过程调用。

            socket：IP:port，套接字。

6.进程的分类：

       CPU-Bound（CPU密集型）：对于CPU占用率高的进程。

       I/O-Bound（I/O密集型）：等待I/O时间长的进程

7.子进程

        进程运行是单线运行的，进程中的指令必须顺序执行。             

        子进程：父进程有无法完成的任务时，启用子进程来执行，此时父进程进入睡眠，子进程执行完成后，返回父进程继续执行。

        进程创建机制：每一个进程都是由其父进程fork()自身而来。

8.线程

        线程是比进程更小的可以被单独调度的单位。

        线程将进程的任务指令拆分，分配到不同的CPU上同时运行。

        不过Linux中的进程都是轻量级进程，已经相当于线程的级别了。

三 进程管理相关命令

1.pstree    # 显示进程树

  pstree -p

2.ps：process state，查看当前进程状态

  备注：实际上是查看/proc/ *目录下内核中的状态信息

    SYNOPSIS

           ps [options]

            

        a：显示所有与终端有关的进程

        x：显示所有与终端无关的进程

        u：显示运行进程的用户

        -e：显示所有进程

        -f：显示完整格式的进程信息

        o  field1, field2,…：自定义要显示的字段列表，以逗号分隔

常用组合：aux、ef、axo

 ps -aux

   USER：运行该进程的用户

   PID：进程的ID号码

   %CPU：CPU的占用百分比

   %MEM：内存空间占用比率，占用整个内存空间的比例

   VSZ：虚拟内存集；占用的虚拟内存大小，真正用来占用的内存

        每个内存占用的内存有两种：线性内存空间、物理内存空间

        线性内存：会映射到物理内存，在线性内存空间角度看是连续的内存占用

        物理内存：实际上是以内存页框保存，可能一个进程占用的不连续的页框

   RSS：ResidentSize，常驻内存集，当前进程常驻内存的大小，即不能被交换出去的空间大小

   TTY：运行终端

   STAT：当前进程的运行状态，BSD样式

    R：running，运行态

    S：interruptable sleeping，可中断睡眠

    D：uninterruptable sleeping，不可中断睡眠

    T：Stopped，停止状态

    Z：zombie，僵死状态，进程结束后，在被回收之前状态

    +：表示一个前台进程，占据命令提示符

    l：多线程进程

    N：低优先级进程

    <：高优先级进程

    s：session leader ，回话主导进程，如shell，其主导其下的进程

   START：进程开始时间

   TIME：累计运行CPU时间

   COMMAND：使用进程、线程

ps -ef

   UID：启动进程用户

   PID：运行进程号

   PPID：父进程的进程号，0在内核启动init之前存在，init启动后终止，存在过渡，一般为swap的进程

   C：cpu utilization，CPU的占用百分比

   STIME：启动时间

   TTY：与其终端相关

   TIME：累计运行CPU时间

   CMD：启动此进程的命令

ps axo  显示自定义字段列表

 o field1, field2,…：自定义要显示的字段列表，以逗号分隔，o要写在后面，因为要带参数

    常用的field：pid,ni, pri, psr, pcpu, stat, comm, tty, ppid, rtprio

    ni：nice值；

    priority：priority,优先级；

    rtprio：realtime priority，实时优先级；

3.pgrep,pkill：基于进程名字或者其他属性对相关进程发起查询、发送信号

  SYNOPSIS

         pgrep [options]  [pattern]

        

        -o：仅显示找到的最小（起始）进程号

        -n：仅显示找到的最大（结束）进程号

        -l：显示进程名称

        -P：指定父进程号

        -g：指定进程组

        -t：指定开启进程的终端

        -u：指定进程的有效用户ID

   

4.pidof：根据进程名获取取其pid；

    SYNOPSIS

           pidof [-s] [-c] [-x] [-o omitpid] [-o omitpid..]  program [program..]

            

        -s：仅显示一个

5.top：- display Linuxprocesses，动态显示进程信息

   SYNOPSIS

        top  [OPTION]

   (1)选项：

       -d #：指定刷新时间间隔，默认为3秒；

         -b：以批次方式显示；

       -n #：显示多少批次；

   (2)在top显示过程中通过交互式命令指定排序(默认CPU)：

           P：以占据CPU百分比排序；

           M：以占据内存百分比排序；

           T：累积占用CPU时间排序；

   (3)首部信息关闭

          uptime信息：l命令

          tasks及cpu信息：t命令

          内存信息：m命令

   (4)退出命令：q

   (5)修改刷新时间间隔：s

   (6)终止指定的进程：k

 top

  这一行的内容表示：

                23:11:04：当前系统时间；

                up  1:00：服务器连续运行的时长为1小时；

                2 users：当前登录系统的用户数；

                load average：过去1分钟、5分钟、15分钟的平均负载

1：数字，分别显示各CPU的相关信息；

使用数字1可以查看不同的CPU的信息，下面说明各字段具体的含义：                     

                us：user space，用户运行程序时间百分比；

                sy：system，用于运行内核所占用CPU的百分比；

                ni：nice，用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比；

                id：idle，空闲CPU百分比；

                wa：wait io，等待IO花费的时间；

                hi：hardware interrupt，硬中断占用CPU的百分比；

                si：software interrupt，软中断占用CPU的百分比；

                st：stolen，偷走的时间百分比。

各字段含义如下：

                Mem：物理内存；

                Swap：交换分区； 

                buffers：缓冲区，用于减少进程之间的等待时间；

                cache：CPU与内存之间的高速缓存，用于减少CPU的等时间。 

 top -p 1727

6.uptime命令：显示系统时间、运行时长及平均负载  

去1分钟、5分钟和15分钟的平均负载；等待运行的进程队列的长度；

7.htop命令

这个工具默认没有安装 需要第三方源才可以安装

rpm -ivh http://dl.fedoraproject.org/pub/epel/6/x86_64/epel-release-6-8.noarch.rpm

yum install htop

(1)选项：

    -d#：指定延迟时间间隔；

    -uUserName：仅显示指定用户的进程；

    -sCOLUME：以指定字段进行排序；

(2)子命令：

    l：显示选定的进程打开的文件列表；

    s：跟踪选定的进程的系统调用；

    t：以层级关系显示各进程状态；

    a：将选定的进程绑定至某指定的CPU核心；

(3) 显示叙述

左上方数据：表示每颗CPU、内存、交换内存的使用率

右上方数据：

    Tasks当前的任务数量，用户空间进程

    thr：线程数量

    running：运行的数量

    Load average ：过去一分钟、五分钟、十五分钟的平均负载

8.vmstat命令    # 显示虚拟内存统计信息

 vmstat

procs：

    r：等待运行的进程的个数；CPU上等待运行的任务的队列长度；

    b：处于不可中断睡眠态的进程个数；被阻塞的任务队列的长度；

memory：

    swpd：交换内存使用总量；

    free：空闲的物理内存总量；

    buffer：缓冲，与写相关，加速写操作；

    cache：缓存，与读相关，加速读操作。

swap

    si：数据进入swap中的数据速率（kb/s）

    so：数据离开swap的速率(kb/s)

io

    bi：从块设备读入数据到系统的速度（kb/s）

    bo：保存数据至块设备的速率（kb/s）

system

    in：interrupts，中断速率；

    cs：contextswitch, 上下文 切换的速率；

cpu

    us：user space

    sy：system

    id：idle

    wa：wait

    st:stolen

9.dstat命令    #系统资源统计工具

    SYNOPSIS

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

 常用选项：

        -c，–cpu：显示cpu相关信息；

        -C #,#,…,total  显示第几颗CPU，total总共的

        -d,–disk：显示磁盘的相关信息

        -D sda,sdb,…,tobal  指明具体的磁盘信息

        -g：显示page相关的速率数据；

        -m：Memory的相关统计数据

        -n：Interface的相关统计数据；

        -p：显示process的相关统计数据；

        -r：显示io请求的相关的统计数据；

        -s：显示swapped的相关统计数据；

        –tcp、–udp、–raw 、–socket 网络连接相关

        –ipc 进程相关

        –top-cpu：显示最占用CPU的进程；

        –top-io：最占用io的进程；

        –top-mem：最占用内存的进程；

        –top-lantency：延迟最大的进程；

 dstat

10.kill命令：      

kill  [-s signal|-SIGNAL]  pid…     向进程发信号

kill -l [signal]：显示当前系统可用信号：

     

常用信号：

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；

9) SIGKILL: 杀死正在运行的进程；

15) SIGTERM：终止正在运行的进程；

18) SIGCONT：继续

19) SIGSTOP：停止，将进程送后台，停止状态

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

11.killall

 killall [-SIGNAL]  program  对所有与program相关的进程发信号

四 系统作业控制命令

1.系统作业job

      (1)job种类：

                前台作业(foregroud)：通过终端启动，且启动后会一直占据终端；

                后台作业(backgroud)：可以通过终端启动，但启动后即转入后台运行（释放终端）；

      (2)让作业运行于后台

                1) 运行中的作业：Ctrl+z

                   送往后台后，作业会转为停止态；相当于发送kill -19 信号

                2) 尚未启动的作业：  # COMMAND &

                   此类作业虽然被送往后台，但其依然与终端相关；如果希望把送往后台的作业剥离与终端的关系：

                   # nohup COMMAND &

      (3)查看所有的作业：#jobs命令

         +/- 表示优先级；当调用时不加作业号会默认调用+的命令

       (4)可实现作业控制的常用命令：

          #fg  [[%]JOB_NUM]：把指定的作业调回前台；

          #bg  [[%]JOB_NUM]：让送往后台的作业在后台继续运行；

          #kill  %JOB_NUM：终止指定的作业；

2.调整进程优先级： 

可通过nice值调整的优先级范围：100-139；分别对应于：-20, 19。进程启动时，其nice值默认为0，其优先级是120；

    注意：仅管理员可调低nice值；

(1)nice命令：

    以指定的nice值启动并运行命令：# nice  [OPTION] [COMMAND [ARGU]…]

     选项：-nNICE

            nice -n -5 echo "hello world"

(2)renice命令：

    #renice  [-n]  NICE PID…

    renice -10 1589

(3)查看Nice值和优先级：ps  axo pid, ni, priority, comm 

    ps axo pid,ni,command | grep "bash"