进程管理

1.进程概念
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
Process: 运行中的程序的一个副本,是被载入内存的一个指令集合
进程ID(Process ID,PID)号码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
task struct:Linux内核存储进程信息的数据结构格式
task list:多个任务的task struct组成的链表
进程创建: init:第一个进程 父子关系
进程:都由其父进程创建,CoW fork(), clone()

2.进程的基本状态
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

3.状态之间转换六种情况
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

4.进程优先级
进程优先级:
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)
实时优先级: 99-0 值最大优先级最高
nice值:-20到19,对应系统优先级100-139或99
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)

5.进程相关概念
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 IPC: Inter Process Communication :进程间通信
同一主机: signal:信号 shm: shared memory :共享内存 semaphore:信号量,一种计数器
不同主机:socket: IP和端口号 RPC: remote procedure call :远程过程调用协议 MQ:消息队列,Kafka,ActiveMQ

6. 进程状态
Linux内核:抢占式多任务
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
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

7.系统管理工具
进程的分类:
CPU-Bound:CPU密集型,非交互
IO-Bound:IO密集型,交互
pstree命令: pstree – display a tree of processes
Linux系统状态的查看及管理工具:pstree, ps, pidof, pgrep, top, htop, glance, pmap, vmstat, dstat, kill, pkill, job, bg, fg, pnohu
ps: process state
ps – report a snapshot of the current processes
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

8.查看进程ps
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 选项显示进程树,相当于 –forest
• k | sort 属性 对属性排序,属性前加- 表示倒序
• o 属性… 选项显示定制的信息 pid、cmd、%cpu、%mem
• L 显示支持的属性列表
ps常见选项
-C cmdlist 指定命令,多个命令用,分隔
-L 显示线程
-e: 显示所有进程,相当于-A
-f: 显示完整格式程序信息
-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
-u userlist 指定有效的用户ID或名称
-U userlist 指定真正的用户ID或名称
-g gid或groupname 指定有效的gid或组名称
-G gid或groupname 指定真正的gid或组名称
-p pid 显示指pid的进程
–ppid pid 显示属于pid的子进程
-M 显示SELinux信息,相当于Z

ps输出属性
VSZ: Virtual memory SiZe,虚拟内存集,线性内存
RSS: ReSident Size, 常驻内存集
STAT: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
查看当前终端所有作业:jobs
作业控制:
fg [[%]JOB_NUM]:把指定的后台作业调回前台
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
并行运行
同时运行多个进程,提高效率
方法1 vim all.sh f1.sh& f2.sh& f3.sh&
方法2 (f1.sh&);(f2.sh&);(f3.sh&)
方法3 { f1.sh& f2.sh& f3.sh& }

21.任务计划
Linux任务计划、周期性任务执行
• 未来的某时间点执行一次任务
at
batch:系统自行选择空闲时间去执行此处指定的任务
• 周期性运行某任务
Cron

at任务
包:at
at命令:at [option] TIME
常用选项:
-V 显示版本信息:
-l: 列出指定队列中等待运行的作业;相当于atq
-d: 删除指定的作业;相当于atrm
-c: 查看具体作业任务
-f /path/from/somefile:从指定的文件中读取任务
-m:当任务被完成之后,将给用户发送邮件,即使没有标准输出
注意:作业执行命令的结果中的标准输出和错误以邮件通知给相关用户
TIME:定义出什么时候进行 at 这项任务的时间
HH:MM [YYYY-mm-dd]
noon, midnight, teatime(4pm)
tomorrow
now+#{minutes,hours,days, OR weeks}

at时间格式
HH:MM 02:00
在今日的 HH:MM 进行,若该时刻已过,则明天此时执行任务
HH:MM YYYY-MM-DD 02:00 2016-09-20
规定在某年某月的某一天的特殊时刻进行该项任务
HH:MM[am|pm] [Month] [Date]
04pm March 17
17:20 tomorrow
HH:MM[am|pm] + number [minutes|hours|days|weeks]
在某个时间点再加几个时间后才进行该项任务
now + 5 minutes
02pm + 3 days

执行方式:
1)交互式 2)输入重定向 3)at –f 文件
依赖与atd服务,需要启动才能实现at任务
at队列存放在/var/spool/at目录中
/etc/at.{allow,deny}控制用户是否能执行at任务
白名单:/etc/at.allow 默认不存在,只有该文件中的用户才能执行at命令
黑名单:/etc/at.deny 默认存在,拒绝该文件中用户执行at命令,而没有在 at.deny 文件中的使用者则可执行
如果两个文件都不存在,只有 root 可以执行 at 命令

周期性任务计划cron
周期性任务计划:cron
相关的程序包:
cronie: 主程序包,提供crond守护进程及相关辅助工具
cronie-anacron:cronie的补充程序,用于监控cronie任务执行状况,如 cronie中的任务在过去该运行的时间点未能正常运行,则anacron会随后启动一次此任务
crontabs:包含CentOS提供系统维护任务

确保crond守护处于运行状态:
CentOS 7: systemctl status crond
CentOS 6: service crond status
计划周期性执行的任务提交给crond,到指定时间会自动运行
系统cron任务:系统维护作业 /etc/crontab
用户cron任务:crontab命令
日志:/var/log/cron

系统cron任务:/etc/crontab
注释行以 # 开头
详情参见 man 5 crontab
# Example of job definition:
# .—————- minute (0 – 59)
# | .————- hour (0 – 23)
# | | .———- day of month (1 – 31)
# | | | .——- month (1 – 12) OR jan,feb,mar,apr …
# | | | | .—- day of week (0 – 6) (Sunday=0 or 7) OR sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat
# | | | | |
# * * * * * user-name command to be executed
例如:晚上9点10分运行echo命令 10 21 * * * centos /bin/echo “Howdy!”

时间表示法:
• (1) 特定值 给定时间点有效取值范围内的值
• (2) * 给定时间点上有效取值范围内的所有值 表示“每…”
• (3) 离散取值 #,#,#
• (4) 连续取值 #-#
• (5) 在指定时间范围上,定义步长
/#: #即为步长

时间格式
@reboot Run once after reboot
@yearly 0 0 1 1 *
@annually 0 0 1 1 *
@monthly 0 0 1 * *
@weekly 0 0 * * 0
@daily 0 0 * * *
@hourly 0 * * * *
示例:每3小时echo和wall命令
0 */3 * * * centos /bin/echo “howdy”;/usr/bin/wall “welcome to Magedu!”

系统的计划任务:
/etc/crontab /etc/cron.d/ 配置文件
/etc/cron.hourly/ 脚本
/etc/cron.daily/ 脚本
/etc/cron.weekly/ 脚本
/etc/cron.monthly/ 脚本

anacron系统
运行计算机关机时cron不运行的任务,CentOS6以后版本取消anacron服务,由 crond服务管理
对笔记本电脑、台式机、工作站、偶尔要关机的服务器及其它不一直开机的系统很重要对很有用 配置文件:/etc/anacrontab,负责执行/etc/ cron.daily /etc/cron.weekly /etc/cron.monthly中系统任务。
• 字段1:如果在这些日子里没有运行这些任务……
• 字段2:在重新引导后等待这么多分钟后运行它
• 字段3:任务识别器,在日志文件中标识
• 字段4:要执行的任务
由/etc/cron.hourly/0anacron执行
当执行任务时,更新/var/spool/anacron/cron.daily 文件的时间戳

管理临时文件
CentOS6使用/etc/cron.daily/tmpwatch定时清除临时文件
CentOS7使用systemd-tmpfiles-setup服务实现
配置文件:
/etc/tmpfiles.d/*.conf
/run/tmpfiles.d/*.conf
/usr/lib/tmpfiles/*.conf

/usr/lib/tmpfiles.d/tmp.conf
d /tmp 1777 root root 10d
d /var/tmp 1777 root root 30d
命令:
systemd-tmpfiles –clean|remove|create configfile

用户计划任务
crontab命令定义
每个用户都有专用的cron任务文件: /var/spool/cron/USERNAME
crontab命令:
crontab [-u user] [-l | -r | -e] [-i]
-l: 列出所有任务
-e: 编辑任务
-r: 移除所有任务
-i:同-r一同使用,以交互式模式移除指定任务
-u user: 仅root可运行,指定用户管理cron任务
如:新建计划任务
crontab -e 在打开的窗口编辑计划任务,格式同上,注:无需写用户名
控制用户执行计划任务:
/etc/cron.{allow,deny}

at和crontab
一次性作业使用 at
重复性作业使用crontab
Create: at time crontab -e
List: at -l crontab -l

Details:   at -c jobnum    N/A

Remove: at -d jobnum crontab -r

Edit:        N/A                  crontab -e

没有被重定向的输出会被邮寄给用户

根用户能够修改其它用户的作业

 

注意:运行结果的标准输出和错误以邮件通知给相关用户

(1) COMMAND > /dev/null

(2) COMMAND &> /dev/null

对于cron任务来讲,%有特殊用途;如果在命令中要使用%,则需要转义,将% 放置于单引号中,则可不用转义

如: 43 16 5 5 * touch /data/`date +\%F.txt`

 

 

思考:

(1) 如何在秒级别运行任务?

* * * * * for min in 0 1 2; do echo “hi”; sleep 20; done

(2) 如何实现每7分钟运行一次任务?

sleep命令:

sleep NUMBER[SUFFIX]…

SUFFIX:

s: 秒, 默认   m: 分   h: 小时   d: 天

22.其他

(1)pri值越大,优先级越高

NI值越小,优先级越高

(2)后台运行—>后台休眠:killall -19 CMD

后台休眠—>后台运行:killall -18 CMD

(3)时间总不正确,设置自动同步时间

For Centos7

①ntpdate 172.20.0.1

②vim /etc/chrony.conf

server 172.20.0.1 iburst

③systemctl enable chrony

④systemctl start chrony

 

For Centos6

①ntpdate 172.20.0.1

②vim /etc/ntp.conf

③server 172.20.0.1 iburst

④chkconfig ntpd on

⑤service ntpd start

(4)在计划任务的脚本中,建议将输出重定向到/dev/null,以免增加无用邮件

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