第一、基础知识

MBR引导--内核--内核程序--》协调其它程序

一般内核运行在硬件之上，各应用也在硬件之前

1)OS的基本功能：文件系统、网络功能、进程管理、内存管理、驱动程序、安全功能

以上为通用目的设置的程序。，

程序=指令+数据，

程序运行在内存当中。这个内存由物理内存映射逻辑空间

左则表示二个框分别表示指令和数据。物理内存划分固定大小的页框称为pageframe。

右则下面的方框表示物理内存。每个进程在右则上面的方框中，这部分为假的内存

空间称为线性地址空间。

2)CPU指令：  四个级别ring0，ring1,ring2,ring3

ring0特权敏感指使，ring3环境中为普通指令加减乘除等

控制内存及磁盘数据读取的为特权指令。

特权指令  ：

普通指令

3)程序执行环境：

内核模式：运行内核级指令

用户模式：运行普通指令

4)应用程序：

运行在内核代码或应用程序代码

运行普通指令：直接运行于CPU

运行特权指令：通过system call

5)内存：8bits, 1byte

32bit巡址空间s, 2^32, 0-2^32-1, 2^10*2^10*2^10*2^2 bytes =

2^10*2^10*2^2 kilo bytes = 2^10*2^2 MB = 4GB

64bits, 2^64, 4billions 4G

32位 4G: 1G, kernel ，每个应用程序假设自己拥有线性地址空间为4G地址空间

可用，包括自己以及系统内核。1G内核使用，3G为线性地址空间使用。

3G, app

6)ROM+RAM

ROM, RAM

7)地址空间：

物理地址空间

线性地址空间

8)IPC: Inter Process Communication

同一主机：

signal

semerphor

shm (shared memory)

不同主机：

rpc: remote procedure call

socket:

9) 进程调度：

进程运行程序，是程序的一部分

多任务：多进程同时运行

抢占式多任务

10)进程分类：

CPU bound: CPU密集型  (类似高清视频)

I/O bound: IO密集型(编辑器等，频繁IO操作)

11)进程优先级：

140：0-139

1-99：实时优先级，数字越大优先级越高

100-139：数字越小，优先级越高；

静态优先级 (进程运行时默认自己拥有优先级)

动态优先级(进程运行时平衡优先级)

Linux准备140队列，0优先级在0队列中，1优先级在1队列中

以此类推。当运行时从队列首部开始，选择优先级高的运行。如下图：

每个进程运行的时间不同。Linux支持抢占式多任务，当一个

低先级的程序在运行，这时有一个高优先级的运行。过一段时间后

这里高优先级优先，提前运行。

算法时间复杂度：Big O (衡量标准算法)

O(1)    恒定的，无论优先级，消耗时间相同;(最好的)

O(logn)  每次调度，调度程序需要从树中找出优先级最高的进程

O(n)  线性的

O(n^2)  抛物线机制

O(2^n)  随队列深度增长

12)进程创建：

请求发出者：进程  (由fork进行创建，为系统调用)

任何子进程parent—>为子进行发起一个fork调用—>child

这里child(task struct)与父进行相同。包括进程ID,父进程ID

进程：fork(), clone()

两者的虚拟空间不同，但其对应的物理空间是同一个

示例：父进程P1创建P2子程序，

复制P1的正文段，数据段，堆，栈这四个部分让P2的正文段指向P1的正文

段块，数据段－＞P2自己的数据段块(为其分配对应的块)，堆－＞P2自己

的堆块，栈－＞P2自己的栈块。如下图所示：同左到右大的方向箭头表示

复制内容

COW: Copy On Writing   写时复制

内核只为新生成的子进程创建虚拟空间结构，它们来复制于父进程的虚拟

究竟结构，但是不为这些段分配物理内存，它们共享父进程的物理空间，

当父子进程中有更改相应段的行为发生时，再为子进程相应的段分配物理空间。

关闭进行调用destroy(销毁某个进行

13)进程的状态：

运行态：running

睡眠态：sleeping

可中断睡眠：interruptible  (中断过程中时可随时唤醒)

不可中断睡眠: uninterruptible  (被IO阻塞的进程)

就绪态：runnable

停止态：stopped，不可被调度为运行状态；

僵死态：zombie

(父进程处理子进程关闭后的状态，如父进程意外关闭后，子进程

处于孤立的状态。这时当子进程停止后为僵死进程)。当父进程关闭

前后利用init ，systemd(centos 7)进程指定为子进程新的父进程。

14)进程管理：

task struct: 用于保存每个进程元数据信息

例如：pid, ppid, memory, thread, files

task list: 用一种称作“链表”的数据结构来保存每个进程的task struct.

进程退出前会将其状态和结果保存到自己的自己的task struct中，下次运行中

直接从tasks struct，这种称为挂起状态

进程切换：context switch

保存现场：

恢复现场：

OS: 提供虚拟的计算机，进而能够将有限资源借助于“保护”机制分配多个

同时运行的程序，即“进程”使用，从而实现了所谓的多任务；

15) 并行处理机制

现代编程采用多线程模型，每个线程单独的功能。单独的执行流

进程： 方块中代表4个内核，4条线条件4个单独线程。并行执行。

该种方式运行在程序独立、相互干扰少的情况下。

线程：tread

共享进程的资源，如父进程、打开文件等；

更轻量的、可被单独调度的运行单元；

LWP：Light Weight Process(Linux是轻量级处理过程，

Linux是线程即进程，进程即线程)

第二、进程命令

Linux进程查看及管理工具：top, pstree, ps, pidof, pgrep, pkill, htop,

glances, pmap, vmstat, dstat, iostat, sar, kill, job, bg, fg

Linux系统上除init以外的所有子进程，都是由其父进程fork()自身而来，

遵循COW机制；进程展现为“进程树”;

1) pstree命令：

进程树查看；

-p: 显示各进程的PID；

centps 7父为systemd            centos 6为init

 

pstree –p 显示进程及id

2)ps: process state

显示的是ps命令执行时，系统上当前进程状态信息的快照 为静态结果；

Linux运行中的内核的相关信息是通过/proc伪文件系统输出的；各进程

都有一个以其PID命名的子目录，每个子目录中有许多文件存储了进程的

相关状态信息；

proc目录下包括进程ID的目录(为正在运行的进程创建该目录)说其

是伪文件系统是因为它是一个映射。每个目录下都包括相应的文件。

 

ps相关命令都是调用该目录下的相关文件。

支持众多选项：

BSD风格  (不需要减号     -

SysV风格 (需要都减号  - 引用)

根据进程启动时是否是通过终端上的用户接×××互式启动的，进程可分为两类：

与终端相关的进程: a

与终端无关的进程: x

以用户为中心组织进程状态信息显示：u

AA：常用选项组合1：axu  (在centos 7中可用-aux或aux 结果相同)

命令解释：与用户终端相关或无关的进程。

USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY  STAT START   TIME COMMAND

USER表示进程的属主，那个身份在运行。

pid为进程号

%CPU CPU比例

%MEM  内存百分比

VSZ: Virtual memory Size  线性地址空间占用的空间大小；

RSS：常用驻内存集；指不可以被交换至swap空间的数据占据空间大小；

tty 终端：那个终端启动的此进程 ？表示不知道那个

STAT：进程状态

R: running，运行状态；

S：interruptible sleeping，可中断睡眠

D：uniterruptible sleeping, 不可中断睡眠

T: stopped

Z: zombie

s: session leader (一般为执行命令的bash)

+: 前台进程，占据着某终端

l: 多线程进程

<:>

N: 低优先级进程

START: 启动时间

TIME: 占据CPU累积时长

COMMAND: 启动当前进程或线程的命令行程序，[]表示为内核线程；

BB：常用选项组合2: -ef         -e: 显示所有进程；  (相当前aux)

-f: 显示丰富格式信息fullformat

CC：常用选项组合3：-eFH

-F: 显示额外信息

-H: 以层级形式显示进程间关系；

DD:自定义需要显示的信息：

axo (a代表与终端相关 ,x与终端无关，o可选项)

ps axo pid,command,psr,pri,ni

psr: 当前进程运行的CPU编号；

pri: 当前进程的优先级；

ni: 当前进程的nice值(与进程调整相关)

-20, 19

ppid代表父进程

3)pgrep:  用于过程进程

语法格式：pgrep [OPTIONS] "PATTERN"

-U UID：仅显示以指定用户身份运行的进程；

-G GID

-l: 显示PID和进程名；

示例：显示postfix的用户进程号和名称

4)pidof:

pidof PROGRAM

PROGRAM: 给定命令行程序

显示与程序sshd相关进程id信息

5)top命令：

第1)-4)为静态状态命令，后为动态命令(定时刷新)

有许多交互式的子命令；

第一行top：显示当前系统负载信息。与uptime执行结果相同

说明：启动时间   运行时长  当前登陆用户数量  过去负载状态

0.00,0.001,0.05 代表过1分钟、5分钟、15分钟的负载)

(以上并不是CPU资源的百分比，是队列的长度：多个队列等

待运行)

第二行：tasks：

说明：多个个进程  运行数量    sleeping数量   stop数量   僵死态数量

第三行： CPU百分比

Cpu(s):  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st

us: user space

sy: system (kernel space)

ni: nice

id: idle

wa: wait io  等待IO的百分比

hi: hardware interrupt

si: software interrupt

st: stolen, 被虚拟机“偷走”的百分比

1：平均或单独显示CPU的负载状态；

第四行：内存

KiB Mem :  1877664 total,  1150304 free,   351380 used,   375980 buff/cache

总物理内存      剩余内存    使用的      buffer内存

第五行：交换swap

KiB Swap:  5242876 total,  5242876 free,        0 used.  1337264 avail Mem

交换内存所有空间   空闲空间   已用空间   可用空间

第五行：

pid   用户   优先级  nice值   虚拟内存级  常驻内存级   共享内存  状态

占CPU百分比，占内存百分比 ，累计运行时间，启动运行的命令

显示排序黑CPU百分比进行(默认)

P：以占据的CPU百分比大小排序；

M：以占据Memory空间大小排序；

T：CPU累积占用时间排序；

l: 是否显示系统负载行；(第一行)

队列长度的合理区间：CPU颗数*0.7

t: 是否显示进程摘要信息及CPU负载状态；

m: 是否显示内存相关的状态信息；

s: 修改延迟时长

k: 终止指定进程

q: 退出命令

s: 修改延迟时长

k: 终止指定进程

top命令的选项：

-b: batch，批次显示

-n #: 显示的批次数量

示例:top –b –n 2 显示二批

-d #: 指明延迟时长

示例:top –d 1   表示1秒刷新一次

6)uptime命令: 显示当前系统时间，运行时长，登录用户数及系统平均负载；

命令总结：pstree, ps, pgrep, top, uptime, pidof

7)htop:

需要在epel源当中安装

在/etc/yum.repos.d目录下创建epel.repo文件

内容如下：

利用yum install htop进行安装

交互式命令：

u: 过滤仅显示选定用户的进程；(先U再选择用户)

s: 跟踪选定的进程所发起的系统调用；

l: 显示选定进程所打开的文件；

t: 显示进程的层次结构；

a: 设定进程的cpu亲缘性；(将选定的进程绑定在指定的CPU上)

选项：

-d #: 延迟时长

-u USERNAME: 仅显示指定用户的进程；

-s COLUMN: 根据指定的字段进行排序；

8)vmstat命令： 状态查看

用法：vmsate [delay [count]]   每隔2秒，显示6次退出

procs: 进程相关状态

r: 运行队列的长度：有数字时等待运行的进程的个数；(队列长度)

b：阻塞队列长度：有数字是表示处理不可中断睡眠状态的进程的个数；

(即IO阻塞队列长度) 单个CPU core 不能大于3基本正常

memory：

swpd: 交换内存使用量；

free: 空间的物理内存量；

buffer: 用于buffer的内存总量；

cache: 用于cache的内存总量；

swap：

si: 数据进入swap中的速率(kb/s) 物理放到交换内存

so: 数据离开swap的速率(kb/s) 交换内存至物理内存

io

bi: 从块设备读入数据到系统的速率(kb/s)

bo: 保存数据至块设备的速率(kb/s)

system

in: 中断速率

cs: 进程切换的速率

cpu

us:    eser space

sy:    system  sy高说明程序有问题，太多系统调用

id:    idle

wa:   waitting   wait过高表示磁盘速率慢

st:   steal

选项：

-s：显示内存的状态统计数据

9)/proc/#接口： (针对proc目录相应进程号下面的文件)

10)pmap: 查看指定进程的内存映射关系；

pmap [OPTIONS] pid...

-x: 显示扩展信息

也可通过cat /proc/#/maps 查看

11)glances: (需要epel源)

使用python开发

glances [-bdehmnrsvyz1] [-B bind] [-c server] [-C conffile] [-p port]

[-P password] [--password] [-t refresh] [-f file] [-o output]

常用选项：

-b: 以Byte/s为单位显示网卡设备数据交换速率；

-d: 关闭磁盘I/O功能模块；

-f /PATH/TO/SOMEFILE：设置输出文件的位置及格式；

-o {HTML|CSV}:

-m: 关闭mount功能模块

-n: 关闭网络功能模块

-r: 关闭进程列表功能模块

-t #: 指定延迟时长，默认为3秒；

-1：单独显示每颗CPU相关负载数据信息；

glances支持远程模式：

即可以以C/S模式工作：

Server: 以监听模式启动glances；

Client: 以远程模式启动glances，远程连入指定服务器，并Server上的相关性能数据；

服务模式：

glances -s -B IPADDR

-B: 用于指明监听的本地地址；

客户端模式：

glances -c IPADDR

-c: 用于连入的服务器的地址；

12)dstat: 整合了vmstat, iostat, netstat and ifstat四款工具的功能；

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

示例   dstat 2 5  #每2秒刷新   显示5次，第6次退出

sysmte下面的 int 是中断   csw指切换上下文

-c: 显示cpu性能指标相关的统计数据；

-d: 显示disk相关的速率数据；

-g: 显示page相关的速率数据；

-i: 显示interrupt相关的速率数据；

-l: 显示load average相关的统计数据；

-m: 显示memory相关的统计数据；

-n: 显示网络收发数据的速率；

-p: 显示进程相关的统计数据，

-r: io请求的速率；

-s: 显示swap的相关数据

-y: 显示系统相关的数据，包括中断和进程切换；

--top-cpu：显示最占用CPU的进程；

--top-bio：显示最消耗block io的进程；

--top-io：最占用io的进程；

--top-mem：显示最占用内存的进程；

--ipc: 显示进程间通信相关的速率数据；

--raw: 显示raw套接的相关的数据；

--tcp: 显示tcp套接字的相关数据；

--udp: 显示udp套接字的相关数据；

--unix: 显示unix sock接口相关的统计数据；

--socket:

-a: -cdngy

IPC: 进程间通信

常见形式：

msg( message queue)   (消息队列)

sem( semerphore) (旗语，很短小的消息)

shm(shared memory)  (共享内存)

signal (标签)

13) signal: 传递给进程的短小信息

Linux主机支持的进程间可用到的信息：

(1) kill -l

(2) man 7 signal

向进程发信号：

kill [-SIGNAL] PID

默认的信号为SIGTERM；

信号表示方式：

(1) 完整名称，例如SIGINT

(2) 简写名称，例如INT

(3) 数据代称，例如2

常用信号：

SIGHUP: 1, 通知进程重读其配置文件以让新的配置生效，但不用重新启动进程；

SIGINT：2, 打断正在运行中的进程，相当于键盘组合键Ctrl+c

SIGKILL：9, 强行中止正在运行中的进程

SIGTERM： 15, 安全中止正在运行中的进程

SIGSTOP： 19, 暂停进程

SIGCONT： 18, 继续运行指定进程

kill相似的一组进程：

killall [-SIGNAL] PROGRAM

示例：启用httpd   service httpd start

查看http的进程号，kill默认是15(安装终止正在运行的进程)

示例:利用数字 kill –9 进程号

示例：kill httpd

命令总结：htop, vmstat, glances, dstat, kill, killall

第三、作业管理：

1)定义

作业是定义的一组具有相同功能的一组进程或程序，称为作业。

通过是否通过终端启动分为

前台作业：通过终端启动，并且在停止之前也会一直占据终端；

后台作业：作业启动之时与终端无关，或者是在前台启动，但启动后转为

与终端无关模式运行； (不是所有命令适合在终端上运行)

如何让作业运行于后台？

1、对于已经启动并处于运行中的作业：

Ctrl+z

Note: 作业被送往后台后，默认处于stopped状态；

示例：运行后使用htop命令，control+z后为stop状态

2、对于尚未启动的作业：

COMMAND &

示例：  vmstat 1 &    将送到后台

注意: 此两类方式相关作业，仍然与终端相关；这意味着，终端终止，将会导

致与此终端相关的所有作业被终止； 与session leader分离

剥离进程与终端的关系：

# nohup COMMAND &

3、守护进程：自动运行在后台

作业查看：

jobs命令

作业号、作业状态、启动命令行程序

作业控制命令：

fg [[%]job_num]：把指定的作业调回前台； 示例：fg %2 表示调后2号作业。或%百分号也可

bg [[%]job_num]：把调往后台的指定的作业启动起来，让其后台默默运行；

但此作业必须支持运行于后台；

kill [%job_num]：终止指定的作业； kill的作业号的百分号%i不能够省略。

4、 进程优先级调整：

AA定义：

优先级级别从0-139  1-99为实时优先级    数字越大优先级越高。

100-139为静态优先级：数字越小优先级越高

内核针对静态优先级进行调整

动态优先级：动态调整

静态优先级：

BB：手动调整优先级，利用nice值

调整时只能够调大nice值

通过指定进程的nice值来调整其优先级；用户 空间运行的进程一般都有其nice值；

nice值： -20, 19

优先级：  100, 139

默认启动进程时，其nice值为0, 其优先级为120；

(1) 对于尚未启动的进程：

# nice -n N COMMAND

(2) 对于已经启动并处于运行中的进程：

# renice -n N PID

示例:ps axo pid,command,pri,ni(查看进程号、名称、nice、优先级)

nice -n -5 httpd  调整nice值为-5，输出为

针对已运行的使用renice

 

注意：普通用户仅能够调大nice，调低优先级；

第四：其它命令整理

1)sar :收集、报告用户信息

sar [ options ] [ [ ] ]

Options:

-B 所有page信息

-A  所有信息相当于

-b io速率

示例： sar -u 2 5  CPU利用率

sar -r -n DEV -f /var/log/sa/sa16

显示内存及网络并保存到/var/log/sa/sa16目录

2) iostat,

显示CPU、device及分区信息

iostat [ options ] [ [ ] ]

Options:

-c 显示 CPU      -d 显示设备

示例：iostat 2 5

示例：iostat –c    /  iostat –d

3)ifstat

显示网络接口信息

ifstat [OPTION] [ PATTERN [ PATTERN ] ]

-e erros错误信息

-r reset

示例：

4) tsar；

作业：

命令总结：jobs, fg, bg, nice, renice

博客作业：进程管理工具htop/glances/dstat的使用;