Linux系统进程管理

系统进程管理

一、进程概述

1.1 什么是进程？进程管理需要做什么？

进程是已启动的运行实例，进程有以下组成部分：

已分配内存的地址空间

进程ID

程序的代码

进程状态

进程管理包括进程调度、中断处理、信号、进程优先级、进程切换、进程装填、进程内存等等

进程的生命周期

描述如下：

	父进程复制自己的地址空间 创建一个新的子进程结构。
	每个新进程分配一个唯一的进程ID（PID）

	所有进程都是第一个系统进程的后代
	centos5或6PID为1的进程是：init
	centos7PID为1的进程是systemd

	僵尸进程：不执行代码，占用内存地址空间
	如果父进程没能接收子进程退出信号，那么子进程变为僵尸进程
	kill命令是不能杀死僵尸进程的
	解决问题方法：杀死僵尸进程的父进程或者重启系统

线程：
	线程是进程中产生的一个执行单元，在同一个进程中与其他线程并行运行
	线程之间可以共享资源，比如内存、地址空间、打开文件等。

上下文切换：
	cpu运行进程的切换而导致运行代码的切换叫做上下文切换
	进程运行的代码叫上下文

中断处理：
	中断是优先级最高的任务之一。
	大量中断会导致性能下降
	
	注意：在Linux当中有两种类型的中断。
	硬中断：是由硬件产生的，需要快速响应（磁盘IO中断、键盘中断、鼠标中断）
	软中断：用来处理可以推迟的任务（TCP/IP、SCSI协议等操作）

1.2 进程的属性

进程ID（PID）：是唯一的数值
父进程的ID（PPID）
启动线程的用户ID（UID）和所归属的组（GID）
进程状态：状态分为运行R、休眠S、僵尸Z
进程执行的优先级
进程所连接的终端名
进程资源占用：比如占用资源大小（内存、CPU占用量）

二、管理进程

2.1 使用ps查看进程工具

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ps查看进程工具
常用的参数
-a：显示跟当前终端关联的所有进程
-u：基于用户格式显示
-x：显示所有进程，不以终端机区分

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[root@localhost ~]# ps -aux | more
USER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND

USER：正在运行的用户
PID：进程的ID
%CPU：进程占用的CPU百分比
%MEM 占用内存的百分比；
VSZ：进程占用的虚拟内存大小（单位：KB）
RSS：进程占用的物理内存大小（单位：KB）
STAT：该程序目前的状态，Linux 进程有 5 种基本状态：
    R ：该程序目前正在运行
    S ：该程序目前正在睡眠当中
    T ：该程序目前是停止状态
    Z ：该程序应该已经终止，但是其父程序却没有正常的终止它；
    D 不可中断的睡眠状态，通常存在于 I/O 情况下；
    5 个基本状态后，还可以加一些字母，比如：Ss、R+，如下图：
        它们含意如下:：
            <: 表示进程运行在高优先级上
            N: 表示进程运行在低优先级上
            L: 表示进程有页面锁定在内存中
            s: 表示进程是控制进程
            l: 表示进程是多线程的
            +: 表示当前进程运行在前台
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：该程序的实际指令

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#在另一个终端查看a文件
[yang@localhost ~]$ vim a.txt

[root@localhost ~]# ps -aux | grep "a.txt"
yang       9738  0.0  0.5 151524  5028 pts/2    S+   04:35   0:00 vim a.txt
root       9740  0.0  0.1 112724  1000 pts/1    R+   04:35   0:00 grep --color=auto a.txt

2.2 ps -ef 显示所有完整格式进程

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[root@localhost ~]# ps -ef  #-e显示所有进程  -f显示完整格式输出
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root          1      0  0 04:07 ?        00:00:01 /usr/lib/systemd/systemd --
root          2      0  0 04:07 ?        00:00:00 [kthreadd]
root          3      2  0 04:07 ?        00:00:00 [ksoftirqd/0]
root          5      2  0 04:07 ?        00:00:00 [kworker/0:0H]

UID: 启动这些进程的用户
PID: 进程的 ID
PPID: 父进程的进程号
C: 进程生命周期中的 CPU 利用率
STIME: 进程启动时的系统时间
TTY: 表明进程在哪个终端设备上运行。如果显示?表示与终端无关，这种进程一般是内核态进程。另外，
tty1-tty6 是本机上面的登入者程序，若为 pts/0 等，则表示运行在虚拟终端上的进程。
TIME: 运行进程一共累计占用的 CPU 时间
CMD: 启动的程序名称

2.3 free 查看物理内存

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[root@localhost ~]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            972         601         155          20         215         152
Swap:          1023          33         990

第一行：
	total是总内存量
	used是已经使用的内存量
	free是空闲的内存
	shared是多个进程共享的内存总数
	buffers是缓冲内存数
	cached是缓存内存数。默认是KB

2.4 uptime查看系统负载

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[root@localhost ~]# uptime
 #02:17:24 up  9:15,  4 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
 #02:17:24 ： 当前时间
 #up  9:15 ： 系统运行时间，说明系统运行9个小时多
 #4 users  ： 当前登录用户数
 #load average: 0.00, 0.01, 0.05     系统负载。即任务队列的平均长度。三个数值分别为

2.5 top动态管理进程

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[root@localhost ~]# top
top - 02:24:53 up  9:23,  4 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
Tasks: 211 total,   2 running, 209 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.0 us,  4.0 sy,  0.0 ni, 96.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st

每行信息含义如下（进程和CPU的信息 [ 第二行和第三行 ] ）

Tasks: 211 total	进程总数
2 running	正在运行的进程数
209 sleeping	睡眠的进程数
0 stopped	停止的进程数
0 zombie	僵尸进程数
%Cpu(s): 0.0 us	系统用户进程使用CPU百分比
4.0 sy	内核中的进程占用CPU占比
0.0 ni	用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比
96.0 id	空闲CPU百分比
0.0 wa	CPU等待I/O完成的时间总量
0.0% hi 硬中断消耗时间	硬中断，占用的百分比
0.0 si 软中断消耗时间	软中断，占用的CPU百分比。硬中断是由硬件设备产生，需要快速响应。软中端被用来处理可以推迟的任务（TCP协议、SCSI协议）
0.0 st（steal 偷）	st：虚拟机偷取物理的时间。比如：物理机运行了KVM，XEM虚拟机，KVM虚拟机占用物理机的CPU时间

内存信息（第四五行）

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# KiB Mem :   995892 total,   147780 free,   617020 used,   231092 buff/cache
# KiB Swap:  1048572 total,  1014312 free,    34260 used.   150780 avail Mem

Mem : 995892 total	物理内存总量
47780 free	空闲内存总量
617020 used	使用的物理内存总量
231092 buff/cache	用作内核缓存的内存量和free返回结果相同
Swap: 1048572 total	交换区总量
1014312 free	空闲交换区总量
34260 used	使用的交换区总量
150780 avail Mem	总的可利用内存是多少

第七行进程信息

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#   PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND 
# 17365 root      20   0  162012   2348   1600 R  4.2  0.2   0:00.13 top     
#     1 root      20   0  128272   4944   2980 S  0.0  0.5   0:03.06 systemd

PID	进程id
USER	进程所有者的用户名
PR	优先级（由内核动态调整），用户不能修改表示内核看到的进程优先级如果在该字段看到 rt ，则表示任务正在实时调度优先级下运行
NI	进程优先级。nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级，用户可以自己调整
VIRT	虚拟内存，是进程正在使用的所有内存（ps中标为VSZ） VIRT：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.加入进程申请100m的内存，但实际只使用了10m，那么他会增长100m，而不是实际的使用量
RES	是进程所使用的物理内存，实际使用内存（ps中标为RSS） RES：常驻内存 1.进程当前使用的内存大小，但不包括swap out 2.包含其他进程的共享 3.如果使用100m的内存，实际使用10m，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	共享内存大小，单位kb SHR：共享内存 1.除了自身进程共享内存，也包括可能与其他进程的共享内存 2.可用的共享内存量，通常不是所有内存都驻留 3.计算某个进程所占的物理内存大小公式：RES --- SHR
S	进程状态 D=不可中断的睡眠状态 R=运行中国或可运行 S=睡眠中 T=已停止 Z=僵尸进程
%CPU	上次更新到现在的CPU时间占用百分比
%MEM	进程使用的物理内存百分比
TIME+	进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
COMMAND	命令名/命令行

top快捷键

availble：可使用空间,评估有多少内存可用于启动新应用程序。
available 字段考虑了页缓存，而不是所有可回收的内存。
正因为这个原因所以通常 free+buff/cache 的数值要比 available 的数值大。
第三行为 swap 虚拟内存。
在上面信息中我们可以看到，其实系统上并没有运行什么服务。但是有 299 的 cache，这是因为在实验过程中
进行过多次读写执行等操作。这些文件会被系统暂时缓存下来，

默认三秒刷新一次，按s修改刷新时间

按空格：立即刷新

q 退出

P：按CPU排序

M：按内存排序

T：按时间排序

-p：进程IP，查看某个进程状态

-u/U：指定显示的用户

数字键1：显示每个内核的CPU使用率

h：帮助

使用lscpu命令可以查看CPU系统中CPU详细信息，并且socket字段表示物理CPU数量

2.6 fuser 根据文件或端口号找到相应进程

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选项
	-k：默认为结束进程，也可以执行发送信号（可用信号与kill命令不同）
	-i：在结束进程前会交互式确认
	-u：在进程后显示进程所属用户名
	-c：查看有哪些进程访问挂载点下文件
	在对文件或目录执行fuser命令后会输出相应进程号，如果在进程号后出现c表示执行今晨给用户当前所在位置查询目录中。
	使用 f 表示文件，但通常文件默认不显示
	使用 r 表示root目录
	使用 e 表示正在运行的可执行文件

fuser 22/tcp
#查看tcp协议端口有哪些进程

2.7 lsof 命令

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losf命令用于查看进程打开的文件，进程打开的端口（TCP、UDP）
选项：
	-l条件：列出符合条件的进程，IPV4或IPV6.（4，6，协议、端口、@ip）
	p<进程号>：列出指定进程号所打开的文件
	设备文件名或目录：查看系统中有关设备的进程信息

#列出进程所打开的文件
lsoft -p PID

2.8 ss命令

用于查看套接字（socket）
选项：
	-a：显示监听和建立连接的套接字
	-t：输出TCP套接字
	-u：显示UDP套接字
	-n：以端口号显示（默认显示服务器名称）
	-p：显示使用套接字的进程
	注意：fd 文件描述符 内核用于管理已被打开的文件创建的索引 用来执行被打开的文件

三、前后台进程切换

3.1 linux后台进程与前台进程的区别

前台进程：是在终端中运行命令，命令执行过程中持续占用前台

依赖终端：那么该终端就为进程的控制终端，一旦这个终端关闭，这个进程也随之消失

后台进程：进程进入后台执行，通常不会影响当前中后续命令执行，如tar -cf等

后台运行并脱离终端：其中由一类进程也叫守护进程，是运行在后台的一种特殊进程，不受终端控制，也不需要终端的交互。Linux的大多数服务器就是用守护进程进程实现的，比如web服务器的httpd等

3.2 进程的前台与后台的命令执行

跟系统任务相关的几个命令：

命令 &	将命令放入后台执行
nohup 命令	将命令设置为脱离终端
ctrl+z	将一个正在前台执行的命令放到后台，并且暂停
jobs	查看当前有多少在后台运行的进程
fg 编号	在后台中的命令调至前台继续运行
bg 编号	将一个后台暂停的命令，变成继续执行

3.3 kill 关闭进程

关闭进程三个命令：

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kill、killall、pkill

kill 关闭进程：kill 进程号 关闭单个进程

killall和pkill命令用于杀死指定名字的进程

通过信号的方式来控制进程的

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kill -l #列出所有支持的信号

信号编号	信号名
1）	SIGHUP	重新加载配置
2）	SIGINT	键盘中断
3）	SIGQUIT	退出
9）	SIGKILL	强制终止
15）	SIGTERM	终止（正常结束）缺省信号
18）	SIGCONT	继续
19）	SIGSTOP	停止
20）	SIGTSTP	暂停 ctrl+z

3.3.1 kill命令

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[root@localhost ~]# ps -aux | grep "sshd"
root      15386  0.3  0.5 160848  5552 ?        Ss   00:08   0:00 sshd: xxhf [priv]
xxhf      15400  0.0  0.2 160848  2380 ?        S    00:08   0:00 sshd: xxhf@pts/4
root      15447  0.0  0.0 112724   984 pts/2    R+   00:08   0:00 grep --color=auto sshd
[root@localhost ~]# kill -2 15386
[root@localhost ~]# ps -aux | grep "sshd"

3.3.2 killall命令

killall [子选项] [信号] 进程名

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选项：
-i：交互式，询问是否要杀死某个进程
#父进程结束，子进程不可能结束，子进程的父进程会变成之前父进程的父进程
[root@localhost ~]# killall -i sshd  交互式杀死sshd进程

3.3.3 pkill命令

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跟killall相似，也是按照进程名来杀死进程
killall [子选项] [信号]  进程名
选项：
-t：端口号：按照终端号踢出用户

四、进程的优先级管理

优先级取值范围为（-20，19）值越小优先级越高，默认优先级是0

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#nice -n 指定程序的运行优先级
[root@localhost yang]# nice -n -5 vim /etc/fstab 
[root@localhost ~]# ps aux | grep vim
[root@localhost ~]# top -p 16471

#renice 改变程序的运行优先级
[root@localhost yang]# renice +5 3103
3103 (进程 ID) 旧优先级为 0，新优先级为 5

五、screen概念

Screen有会话的概念，用户可以在一个screen会话中创建多个screen窗口，在每一个screen窗口中就像操作一个真实的telent、SSH连接窗口那样

shell 复制代码

#新建一个test会话
screen -S test

#列出所有当前会话
screen -ls

#回到test会话
screen -r test

### 五、screen概念

Screen有会话的概念，用户可以在一个screen会话中创建多个screen窗口，在每一个screen窗口中就像操作一个真实的telent、SSH连接窗口那样

```shell
#新建一个test会话
screen -S test

#列出所有当前会话
screen -ls

#回到test会话
screen -r test