Linux进程查看与管理

静态结构：重底层开始往上

底层：硬件

kernel(OS):各硬件接口封装成简洁的接口

库：将内核功能封装成功能模块，供程序员研发使用

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

动态结构：重底层开始往上

底层：bios，

内核：通过BTR启动内核程序

程序：程序=指令+数据；

CPU：特权指令(系统调用)；普通指令

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

应用程序：运行普通指令：直接运行于CPU

运行特权指令：通过system call

进程：运行中的程序，运行在自己专有的内存空间

内存：cpu在内存中取数据；存指令；存数据；程序运行于内存空间；

内存空间：物理内存映射到逻辑内存，编程中在逻辑内存做个假设，在映射到物理内存来。在逻辑内存中的连续数据可能到物理内存页框中可能就不连续存储。

地址空间：物理地址空间；线性地址空间

线性地址空间：每一个内存都运行在自己的逻辑空间，然后要映射到物理内存空间。每一个进程的线性地址空间，都遵循一定的规范；在最底端是指令且是只读的，接着初始值为零和不为零的数据；接着是堆和栈，对内存的实时调取。

32bits： 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

4G空间分配: 1G, kernel；3G(2.7G), app

进程创建：每一进程是有他的父进程fork()创建而来；

parent(进程)-----> fork()----->child；子进程发起fork调用，创建复制fork的子进程，且共同使用同一个内存地址空间。

COW: Copy On Writing写时复制；当子进程要修改进程的数据时，新建一个复制fork的进程，使用自己的地址空间。

进程：fork(), clone()

COW: Copy On Writing

写时复制

进程回收：销毁进程使用destroy

进程追踪：内核内存空间中，创建task struct(任务结构)。

task struct: 用于保存每个进程元数据信息。

例如：pid, ppid, memory, thread, files

进程调度：cpu通常只能跑一个进程，其他进程等待。

进程的上下文切换：进程按照固定时间轮询，中间结果如何都会存入自己内核的task struct(任务结构)中。下次运行时，直接从自己内核的task struct(任务结构)中上次暂停的地方调用(相当于挂起，重新载入)。

进程优先级：140个，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；动态优先级；

多任务：多进程同时运行；抢占式多任务

算法时间复杂度：Big O衡量

O(1)

O(logn)

O(n)

O(n^2)

O(2^n)

进程分类：

CPU bound: CPU密集型

I/O bound: IO密集型

进程的状态：

运行态：running

睡眠态：sleeping

可中断睡眠：interruptible，随时唤醒到cpu

不可中断睡眠: uninterruptible,被IO阻塞的进程,等待磁盘调用完毕才能执行

就绪态：runnable

停止态：stopped，不可被调度为运行状态；

僵死态：zombie，父进程意外中止，子进程还运行，一般会指定init或systemctl

线程：tread，并行编程模式。一个进程内部自我管理执行的多个执行流。将多个执行流运行在一个CPU上的多个内核上。

LWP：Light Weight Process；对于linux，线程就是进程，进程也是线程。

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

命令：

pstree：进程树查看；

-p: 显示各进程的PID；

ps:process state

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；

显示的是ps命令执行时，系统上当前进程状态信息的快照；所以，为静态结果；

根据进程启动时是否是通过终端上的用户接口交互式启动的，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

支持众多选项：BSD风格；SysV风格，-引导

常用选项组合1：axu

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

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；

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；

+: 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；

常用选项组合2:-ef

-e: 显示所有进程；

-f: 显示丰富格式信息

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；

自定义需要显示的信息：axo

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；

-20, 19

pgrep:

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；

pidof:

pidof PROGRAM

PROGRAM: 给定命令行程序

top命令：

有许多交互式的子命令；

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；

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；

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

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；

m: 是否显示内存相关的状态信息；

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

-d #: 指明延迟时长

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；

htop:

u: 过滤仅显示选定用户的进程；

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；

vmstat命令：

用法：vmsate [delay [count]]

      procs:

r: 等待运行的进程的个数；(队列长度,每颗CPU的每个核心2-3个以内)

b：处理不可中断睡眠状态的进程的个数；(即IO阻塞队列长度)

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)

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: userd

sy:system

id:idel

wa:wait

st:stop

注意：wait过高，因为io速度不好，磁盘速率太慢；system过高，程序写的有问题。

选项：

-s：显示内存的状态统计数据

/proc/#接口：

pmap:查看指定进程的内存映射关系；

pmap [OPTIONS] pid...

glances:

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；

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

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

          -a: -cdngy

-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:

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

killall相似的一组进程：

killall [-SIGNAL] PROGRAM

作业管理：

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；

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

注意:作业被送往后台后，默认处于stopped状态；

2、对于尚未启动的作业：

COMMAND &

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；

3、剥离进程与终端的关系：

# nohup COMMAND &

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；

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；

进程优先级调整：

静态优先级：

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

注意：普通用户仅能够调大nice，调低优先级；