Linux shell编程学习笔记59: ps 获取系统进程信息,类似于Windows系统中的tasklist 命令

0 前言

系统进程信息是电脑网络信息安全检查中的一块重要内容,对于使用Linux和基于Linux作为操作系统的电脑来说,可以使用ps命令。

1 ps命令 的功能、格式和选项说明

1.1 ps命令 的功能

Linux 中的ps(意为:process status)命令用于显示当前进程的状态,类似于Windows系统中的tasklist 命令,我们可以查看系统中运行的进程信息,包括进程的ID、父进程ID、CPU和内存占用等信息,并可以根据需求进行进一步的过滤和排序。

我们可以使用命令 ps --help 来查看ps命令的帮助信息。

[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help

Usage:
 ps [options]

 Try 'ps --help <simple|list|output|threads|misc|all>'
  or 'ps --help <s|l|o|t|m|a>'
 for additional help text.

For more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 

1.2 ps命令的格式

ps [选项]

1.3 ps命令的选项

ps命令的选项非常多。

[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help simple

Usage:
 ps [options]

Basic options:
 -A, -e               all processes
 -a                   all with tty, except session leaders
  a                   all with tty, including other users
 -d                   all except session leaders
 -N, --deselect       negate selection
  r                   only running processes
  T                   all processes on this terminal
  x                   processes without controlling ttys

For more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help list

Usage:
 ps [options]

Selection by list:
 -C <command>         command name
 -G, --Group <GID>    real group id or name
 -g, --group <group>  session or effective group name
 -p, p, --pid <PID>   process id
        --ppid <PID>  parent process id
 -q, q, --quick-pid <PID>
                      process id (quick mode)
 -s, --sid <session>  session id
 -t, t, --tty <tty>   terminal
 -u, U, --user <UID>  effective user id or name
 -U, --User <UID>     real user id or name

  The selection options take as their argument either:
    a comma-separated list e.g. '-u root,nobody' or
    a blank-separated list e.g. '-p 123 4567'

For more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 
[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help output

Usage:
 ps [options]

Output formats:
 -F                   extra full
 -f                   full-format, including command lines
  f, --forest         ascii art process tree
 -H                   show process hierarchy
 -j                   jobs format
  j                   BSD job control format
 -l                   long format
  l                   BSD long format
 -M, Z                add security data (for SELinux)
 -O <format>          preloaded with default columns
  O <format>          as -O, with BSD personality
 -o, o, --format <format>
                      user-defined format
  s                   signal format
  u                   user-oriented format
  v                   virtual memory format
  X                   register format
 -y                   do not show flags, show rss vs. addr (used with -l)
     --context        display security context (for SELinux)
     --headers        repeat header lines, one per page
     --no-headers     do not print header at all
     --cols, --columns, --width <num>
                      set screen width
     --rows, --lines <num>
                      set screen height

For more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 
[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help threads

Usage:
 ps [options]

Show threads:
  H                   as if they were processes
 -L                   possibly with LWP and NLWP columns
 -m, m                after processes
 -T                   possibly with SPID column

For more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 
[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help misc

Usage:
 ps [options]

Miscellaneous options:
 -c                   show scheduling class with -l option
  c                   show true command name
  e                   show the environment after command
  k,    --sort        specify sort order as: [+|-]key[,[+|-]key[,...]]
  L                   show format specifiers
  n                   display numeric uid and wchan
  S,    --cumulative  include some dead child process data
 -y                   do not show flags, show rss (only with -l)
 -V, V, --version     display version information and exit
 -w, w                unlimited output width

        --help <simple|list|output|threads|misc|all>
                      display help and exit

For more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 
[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help all

Usage:
 ps [options]

Basic options:
 -A, -e               all processes
 -a                   all with tty, except session leaders
  a                   all with tty, including other users
 -d                   all except session leaders
 -N, --deselect       negate selection
  r                   only running processes
  T                   all processes on this terminal
  x                   processes without controlling ttys

Selection by list:
 -C <command>         command name
 -G, --Group <GID>    real group id or name
 -g, --group <group>  session or effective group name
 -p, p, --pid <PID>   process id
        --ppid <PID>  parent process id
 -q, q, --quick-pid <PID>
                      process id (quick mode)
 -s, --sid <session>  session id
 -t, t, --tty <tty>   terminal
 -u, U, --user <UID>  effective user id or name
 -U, --User <UID>     real user id or name

  The selection options take as their argument either:
    a comma-separated list e.g. '-u root,nobody' or
    a blank-separated list e.g. '-p 123 4567'

Output formats:
 -F                   extra full
 -f                   full-format, including command lines
  f, --forest         ascii art process tree
 -H                   show process hierarchy
 -j                   jobs format
  j                   BSD job control format
 -l                   long format
  l                   BSD long format
 -M, Z                add security data (for SELinux)
 -O <format>          preloaded with default columns
  O <format>          as -O, with BSD personality
 -o, o, --format <format>
                      user-defined format
  s                   signal format
  u                   user-oriented format
  v                   virtual memory format
  X                   register format
 -y                   do not show flags, show rss vs. addr (used with -l)
     --context        display security context (for SELinux)
     --headers        repeat header lines, one per page
     --no-headers     do not print header at all
     --cols, --columns, --width <num>
                      set screen width
     --rows, --lines <num>
                      set screen height

Show threads:
  H                   as if they were processes
 -L                   possibly with LWP and NLWP columns
 -m, m                after processes
 -T                   possibly with SPID column

Miscellaneous options:
 -c                   show scheduling class with -l option
  c                   show true command name
  e                   show the environment after command
  k,    --sort        specify sort order as: [+|-]key[,[+|-]key[,...]]
  L                   show format specifiers
  n                   display numeric uid and wchan
  S,    --cumulative  include some dead child process data
 -y                   do not show flags, show rss (only with -l)
 -V, V, --version     display version information and exit
 -w, w                unlimited output width

        --help <simple|list|output|threads|misc|all>
                      display help and exit

For more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 

[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help a

Usage:
 ps [options]

Basic options:
 -A, -e               all processes
 -a                   all with tty, except session leaders
  a                   all with tty, including other users
 -d                   all except session leaders
 -N, --deselect       negate selection
  r                   only running processes
  T                   all processes on this terminal
  x                   processes without controlling ttys

Selection by list:
 -C <command>         command name
 -G, --Group <GID>    real group id or name
 -g, --group <group>  session or effective group name
 -p, p, --pid <PID>   process id
        --ppid <PID>  parent process id
 -q, q, --quick-pid <PID>
                      process id (quick mode)
 -s, --sid <session>  session id
 -t, t, --tty <tty>   terminal
 -u, U, --user <UID>  effective user id or name
 -U, --User <UID>     real user id or name

  The selection options take as their argument either:
    a comma-separated list e.g. '-u root,nobody' or
    a blank-separated list e.g. '-p 123 4567'

Output formats:
 -F                   extra full
 -f                   full-format, including command lines
  f, --forest         ascii art process tree
 -H                   show process hierarchy
 -j                   jobs format
  j                   BSD job control format
 -l                   long format
  l                   BSD long format
 -M, Z                add security data (for SELinux)
 -O <format>          preloaded with default columns
  O <format>          as -O, with BSD personality
 -o, o, --format <format>
                      user-defined format
  s                   signal format
  u                   user-oriented format
  v                   virtual memory format
  X                   register format
 -y                   do not show flags, show rss vs. addr (used with -l)
     --context        display security context (for SELinux)
     --headers        repeat header lines, one per page
     --no-headers     do not print header at all
     --cols, --columns, --width <num>
                      set screen width
     --rows, --lines <num>
                      set screen height

Show threads:
  H                   as if they were processes
 -L                   possibly with LWP and NLWP columns
 -m, m                after processes
 -T                   possibly with SPID column

Miscellaneous options:
 -c                   show scheduling class with -l option
  c                   show true command name
  e                   show the environment after command
  k,    --sort        specify sort order as: [+|-]key[,[+|-]key[,...]]
  L                   show format specifiers
  n                   display numeric uid and wchan
  S,    --cumulative  include some dead child process data
 -y                   do not show flags, show rss (only with -l)
 -V, V, --version     display version information and exit
 -w, w                unlimited output width

        --help <simple|list|output|threads|misc|all>
                      display help and exit

For more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 

ps命令的选项分为基本选项、列表选项、输出格式选项、显示线程选项和杂项五类,如下:

|-----------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------|
| 基本选项 | 功能 |
| -A | 显示所有的进程,包括前台的、后台的、其他用户的进程,跟-e的效果相同 |
| -a | 显示所有终端下除了session leaders外的所有进程(ssh登录的shell是一种session leader) |
| a | 显示所有终端主机下存在的进程,包括session leaders进程 |
| -d | 显示除了session leaders外的进程 |
| -e | 显示所有的进程,包括前台的、后台的、其他用户的进程,跟-A的效果相同 |
| -N --deselect | 否定选择 |
| r | 仅显示终端主机正在执行中的程序 |
| T | 显示当前终端主机下的所有程序 |
| -x | 显示所有程序,不以终端机来区分。通常与 a 这个参数一起使用,可列出较完整信息 |
| 列表选项 | 功能 |
| -C <command> | 显示命令名 |
| -G --Group <GID> | 显示真实的组 ID 或名称 |
| -g --group <group> | 显示会话或有效组名称 |
| -p p --pid <PID> | 显示进程ID |
| --ppid <PID> | 显示父进程ID |
| -q q --quick-pid <PID> | 显示进程 id (快速模式) |
| -s --sid <session> | 显示会话ID |
| -t t --tty <tty> | 显示终端 |
| -u [<UID>] u <UID> --user <UID> | 显示指定UID的有效用户的进程状态,未指定UID则显示当前用户的进程状态 |
| -U <UID> --User <UID> | 显示指定UID的真实用户的进程状态 |
| 输出格式选项 | 功能 |
| --context | 显示安全上下文(用于 SELinux) |
| --cols <num> --columns <num> | 设置屏幕宽度 |
| -F | |
| -f | 把进程的所有信息都显示出来,包括命令行 |
| f --forest | 用ASCII字符显示树状结构 |
| --format <format> | 用户定义的格式 |
| -H | 显示进程层次结构 |
| --headers | 重复标题行,每页一行 |
| -j | 作业格式 |
| j | BSD 作业控制格式 |
| -l | 较长、较详细的格式 |
| l | BSD的长格式 |
| --lines <num> | 设置屏幕高度 |
| -M | 添加安全数据(适用于 SELinux) |
| --no-headers | 不打印标题 |
| -O <format> | 预加载默认列 |
| O <format> | 与-O相似,但是具有BSD |
| -o <format> o <format> | 与--format 相同,用户定义的格式 |
| --rows <num> | 设置屏幕高度 |
| s | 信号格式 |
| u | 面向用户的格式 |
| v | 虚拟内存格式 |
| --width <num> | 设置屏幕宽度 |
| X | 寄存器格式 |
| -y | 不显示标志,显示 RSS 与 ADDR(与 -l 一起使用) |
| 显示线程选项 | 功能 |
| H | 就好像它们是过程一样 |
| -L | 可能带有 LWP 和 NLWP 列 |
| -m m | 处理后 |
| -T | 可能与 SPID 列 |
| 杂项 | 功能 |
| -c | 显示调度类(与-l 选项使用) |
| --cumulative | 包括一些死亡子进程数据 |
| c | 显示真命令名 |
| e | 命令后显示环境 |
| --help <simple|list|output|threads|misc|all> | 显示帮助和退出 |
| k | 将排序顺序指定为: [ + |-] key [ ,[ + |-] key [ ,... ]] |
| L | 显示格式说明符 |
| n | 显示数字 uid 和 wchan |
| S | 包括一些死亡子进程数据,与 --cumulative 相同 |
| --sort | 将排序顺序指定为: [ + |-] key [ ,[ + |-] key [ ,... ]] |
| -y | 不显示标志,显示 rss (只与-l配合使用) |
| -V V --version | 显示版本信息并退出 |
| -w w | 无限输出宽度 |

2.进程的PID、PPID,PGID和SID

在Linux中,每个进程都有多个与之关联的 ID,包括:

2.1 进程 ID (**Process ID,**PID)

这是标识进程的任意数字。每个进程都有一个唯一的 ID,但在进程退出并且父进程检索到退出状态后,该进程 ID 将被释放以供新进程重用。

2.2 父进程 ID (Parent Process ID,PPID)

这只是启动相关进程的进程的 PID。如果父进程在子进程之前退出,则子进程的 PPID 将更改为另一个进程(通常为 PID 1)。

2.3 进程组 ID (**Process Group ID,**PGID)

进程组领导者的 PID。如果 PID == PGID,则此进程是进程组的领导者。

2.4 会话 ID (**Session ID,**SID)

这只是会话领导者的 PID。如果 PID == SID,则此进程是会话领导者。

会话和进程组只是将许多相关进程视为一个单元的方法。进程组的所有成员始终属于同一会话,但一个进程可能具有多个进程组。

通常,一个 shell 就是一个会话领导者,该 shell 执行的每个命令进程都将是一个进程组。这是为了在shell退出时很容易杀死shell的子进程。

3 Linux进程的状态

linux中进程有以下几种状态:

  1. R------Runnable(运行):正在运行或在运行队列中等待。只有在该状态的进程才可能在CPU上运行。而同一时刻可能有多个进程处于可执行状态,这些进程的task_struct结构(进程控制块)被放入对应CPU的可执行队列中(一个进程最多只能出现在一个CPU的可执行队列中)。进程调度器的任务就是从各个CPU的可执行队列中分别选择一个进程在该CPU上运行。
  2. S------sleeping(中断):休眠中,受阻,在等待某个条件的形成或接收到信号。处于这个状态的进程因为等待某某事件的发生(比如等待socket连接、等待信号量),而被挂起。这些进程的task_struct结构被放入对应事件的等待队列中。当这些事件发生时(由外部中断触发、或由其他进程触发),对应的等待队列中的一个或多个进程将被唤醒。
  3. D------uninterruptible sleep(不可中断):收到信号不唤醒和不可运行,进程必须等待直到有中断发生。与TASK_INTERRUPTIBLE状态类似,进程处于睡眠状态,但是此刻进程是不可中断的。不可中断,指的并不是CPU不响应外部硬件的中断,而是指进程不响应异步信号。绝大多数情况下,进程处在睡眠状态时,总是应该能够响应异步信号的。
  4. Z------zombie(僵死):进程已终止,但进程描述还在,直到父进程调用wait4()系统调用后释放。这个退出过程中,进程占有的所有资源将被回收,除了task_struct结构(以及少数资源)以外。于是进程就只剩下task_struct这么个空壳,故称为僵尸。之所以保留task_struct,是因为task_struct里面保存了进程的退出码、以及一些统计信息。而其父进程很可能会关心这些信息。比如在shell中,$?变量就保存了最后一个退出的前台进程的退出码,而这个退出码往往被作为if语句的判断条件。
  5. T------traced or stoppd(停止):进程收到SiGSTOP,SIGSTP,SIGTOU信号后停止运行。对于进程本身来说,TASK_STOPPED和TASK_TRACED状态很类似,都是表示进程暂停下来。
    而TASK_TRACED状态相当于在TASK_STOPPED之上多了一层保护,处于TASK_TRACED状态的进程不能响应SIGCONT信号而被唤醒。只能等到调试进程通过ptrace系统调用执行PTRACE_CONT、PTRACE_DETACH等操作(通过ptrace系统调用的参数指定操作),或调试进程退出,被调试的进程才能恢复TASK_RUNNING状态。
  6. W: 进入内存交换(从内核2.6开始无效)
  7. X------TASK_DEAD -- EXIT_DEAD(死亡的任务-退出死亡):退出状态,进程即将被销毁。进程将被置于EXIT_DEAD退出状态,这意味着接下来的代码立即就会将该进程彻底释放。所以EXIT_DEAD状态是非常短暂的,几乎不可能通过ps命令捕捉到。
  8. <: 高优先级
  9. N: 低优先级
  10. L: 有些页被锁进内存
  11. s: 包含子进程
  12. \+: 位于后台的进程组
  13. l : 多线程,克隆线程

4 ps 命令实例

4.1 ps -A

[purpleendurer @ bash ~] ps -A
    PID TTY          TIME CMD
      1 pts/0    00:00:00 zsh
     47 pts/1    00:00:00 zsh
     72 pts/2    00:00:00 zsh
    100 pts/1    00:00:00 bash
    115 pts/3    00:00:00 zsh
    142 pts/4    00:00:00 zsh
    169 pts/5    00:00:00 zsh
    194 pts/6    00:00:00 zsh
    222 pts/6    00:00:00 bash
    237 pts/6    00:00:00 ps
[purpleendurer @ bash ~] 

命令列出了10条进程信息

包括4列内容,其中:

  1. PID:进程ID
  2. TTY:与进程关联的终端,涵盖pts/0~pts/6。如果是?,就是与终端无关的进程,即后台服务,意味着它不依赖于终端。
  3. TIME:进程从触发开始所运行的时间
  4. CMD:启动进程的命令

4.2 ps -a

[purpleendurer @ bash ~] ps -a
    PID TTY          TIME CMD
    100 pts/1    00:00:00 bash
    222 pts/6    00:00:00 bash
    238 pts/6    00:00:00 ps
[purpleendurer @ bash ~] 

与2.1相比,命令列只出了3个进程,TTY分别为pts/1、pts/6。

4.3 ps a

[purpleendurer @ bash ~] ps a
    PID TTY      STAT   TIME COMMAND
      1 pts/0    Ss+    0:00 /bin/zsh
     47 pts/1    Ss     0:00 /bin/zsh
     72 pts/2    Ss+    0:00 /bin/zsh
    100 pts/1    S+     0:00 bash
    115 pts/3    Ss+    0:00 /bin/zsh
    142 pts/4    Ss+    0:00 /bin/zsh
    169 pts/5    Ss+    0:00 /bin/zsh
    194 pts/6    Ss     0:00 /bin/zsh
    222 pts/6    S      0:00 bash
    239 pts/6    R+     0:00 ps a
[purpleendurer @ bash ~] 

命令列出了10个进程 ,数量与 2.1相同,比2.2 不仅多了7个进程信息,包括了TTY值为pts/0、pts/2、pts/3、pts/4和pts/5的进程信息,而且在信息项数量上,也多了1列,即:

STAT(即:状态)。

4.4 ps -d

[purpleendurer @ bash ~ ]ps -d
    PID TTY          TIME CMD
    102 pts/1    00:00:00 bash
    115 pts/1    00:00:00 ps
[purpleendurer @ bash ~ ]ps -a
    PID TTY          TIME CMD
    102 pts/1    00:00:00 bash
    116 pts/1    00:00:00 ps
[purpleendurer @ bash ~ ]

从命令返回信息来看,-d 和 -a选项还是有一些差别的。

4.5 ps -f

[purpleendurer @ bash ~ ]ps -f
UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
csdn          47       0  0 23:24 pts/1    00:00:00 /bin/zsh
csdn         106      47  0 23:24 pts/1    00:00:00 bash
csdn         120     106  0 23:24 pts/1    00:00:00 ps -f
[purpleendurer @ bash ~ ]

返回的信息中有8列,其中多出的3列是:

  1. PPID :父进程ID
  2. C : CPU?
  3. STIME:进程触发的时间

通过对比PID和PPID,我们可以看出进程之间的父子衍生关系。

2.5 ps -F

[purpleendurer @ bash ~ ]ps -F
UID          PID    PPID  C    SZ   RSS PSR STIME TTY          TIME CMD
csdn          47       0  0 10039  5044   0 23:24 pts/1    00:00:00 /bin/zsh
csdn         106      47  0  3781  3488   0 23:24 pts/1    00:00:00 bash
csdn         119     106  0 13763  3808   0 23:24 pts/1    00:00:00 ps -F

返回信息包括11列,比 2.4 多了3列:

  1. SZ :进程核心映像的页面大小
  2. RSS:驻留空间的大小。显示当前常驻内存的程序的K字节数。
  3. PSR:绑定内核线程的处理器(如果有)的逻辑处理器号

4.6 ps -aux

[purpleendurer @ bash ~ ]ps -aux
USER         PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
csdn           1  0.0  0.1  40356  5140 pts/0    Ss+  00:02   0:00 /bin/zsh
csdn          46  0.0  0.1  40156  4956 pts/1    Ss+  00:02   0:00 /bin/zsh
csdn          70  0.0  0.1  40156  5024 pts/2    Ss+  00:02   0:00 /bin/zsh
csdn          98  0.0  0.1  40156  4888 pts/3    Ss+  00:13   0:00 /bin/zsh
csdn         123  0.0  0.1  40156  5016 pts/4    Ss+  00:13   0:00 /bin/zsh
csdn         152  0.0  0.1  40156  5044 pts/5    Ss   00:24   0:00 /bin/zsh
csdn         177  0.0  0.1  40156  4944 pts/6    Ss+  00:24   0:00 /bin/zsh
csdn         205  0.0  0.0  15124  3404 pts/5    S    00:24   0:00 bash
csdn         219  0.0  0.1  55052  3912 pts/5    R+   00:26   0:00 ps -aux
[purpleendurer @ bash ~ ]

返回的信息共有11列,其中:

  1. %CPU : 进程的cpu占用率
  2. %MEM: 进程使用内存的百分比
  3. VSZ : 进程使用的虚拟内存大小,以K为单位

4.7 ps -ef

[purpleendurer @ bash ~ ]ps -ef
UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
csdn           1       0  0 00:02 pts/0    00:00:00 /bin/zsh
csdn          46       0  0 00:02 pts/1    00:00:00 /bin/zsh
csdn          70       0  0 00:02 pts/2    00:00:00 /bin/zsh
csdn          98       0  0 00:13 pts/3    00:00:00 /bin/zsh
csdn         123       0  0 00:13 pts/4    00:00:00 /bin/zsh
csdn         152       0  0 00:24 pts/5    00:00:00 /bin/zsh
csdn         177       0  0 00:24 pts/6    00:00:00 /bin/zsh
csdn         205     152  0 00:24 pts/5    00:00:00 bash
csdn         218     205  0 00:24 pts/5    00:00:00 ps -ef
[purpleendurer @ bash ~ ]
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