• Day 21 进程管理


    1.什么是进程

    比如: 开发写的代码我们称为程序,那么将开发的代码运行起来。我们称为进程。
    总结一句话就是: 当我们运行一个程序,那么我们将运行的程序叫进程。
    PS1: 当程序运行为进程后,系统会为该进程分配内存,以及进程运行的身份和权限。
    PS2: 在进程运行的过程中,系统会有各种指标来表示当前运行的状态。*

    2.程序和进程的区别

    1.程序是数据和指令的集合,是一个静态的概念。比如/bin/ls、/bin/cp等二进制文件。同时程序可以长期存在系统中。
    2.进程是程序运行的过程,是一个动态的概念。进程是存在生命周期的概念的,也就是说进程会随着程序的终止而销毁,不会永久存在系统中。

    3.进程的生命周期

    生命周期就是指一个对象的生老病死。用处很广。

    当父进程接收到任务调度时,会通过fock派生子进程来处理,那么子进程会继承父进程属性。
    1.子进程在处理任务代码时,父进程会进入等待状态中...
    2.子进程在处理任务代码后,会执行退出,然后唤醒父进程来回收子进程的资源。
    3.如果子进程在处理任务过程中,父进程退出了,子进程没有退出,那么这些子进程就没有父进程来管理了,就变成僵尸进程。
    PS: 每个进程都父进程的PPID,子进程则叫PID。*

    2.监控进程状态

    程序在运行后,我们需要了解进程的运行状态。查看进程的状态分为: 静态和动态两种方式*

    1.使用ps命令查看当前的进程状态(静态)

    (1)示例、ps -aux常用组合,查看进程 用户、PID、占用cpu百分比、占用内存百分比、状态、执行的命令等*

    状态 描述
    USER 启动进程的用户
    PID 进程运行的ID号
    %CPU 进程占用CPU百分比
    %MEM 进程占用内存百分比
    VSZ 进程占用虚拟内存大小 (单位KB)
    RSS 进程占用物理内存实际大小 (单位KB)
    TTY 进程是由哪个终端运行启动的tty1、pts/0等 ?表示内核程序与终端无关
    STAT 进程运行过程中的状态 man ps (/STATE)
    START 进程的启动时间
    TIME 进程占用 CPU 的总时间(为0表示还没超过秒)
    COMMAND 程序的运行指令,[ 方括号 ] 属于内核态的进程。 没有 [ ] 的是用户态进程。

    2.STAT状态的S、Ss、S+、R、R、S+等等,都是什么意思?

    STAT基本状态 描述 STAT状态+符号 描述
    R 进程运行 s 进程是控制进程, Ss进程的领导者,父进程
    S 可中断睡眠 < 进程运行在高优先级上,S<优先级较高的进程
    T 进程被暂停 N 进程运行在低优先级上,SN优先级较低的进程
    D 不可中断睡眠 + 当前进程运行在前台,R+该表示进程在前台运行
    Z 僵尸进程 l 进程是多线程的,Sl表示进程是以线程方式运行

    案例一、PS命令查看进程状态切换

    #1.在终端1上运行vim
    [root@baozexu~]# vim oldboy
    
    #2.在终端2上运行ps命令查看状态
    [root@baozexu~]# ps aux|grep oldboy    #S表示睡眠模式,+表示前台运行
    root      58118  0.4  0.2 151788  5320 pts/1    S+   22:11   0:00 oldboy
    root      58120  0.0  0.0 112720   996 pts/0    R+   22:12   0:00 grep --color=auto oldboy
    #在终端1上挂起vim命令,按下:ctrl+z 
    
    #3.回到终端2再次运行ps命令查看状态
    [root@baozexu ~]# ps aux|grep oldboy    #T表示停止状态
    root      58118  0.1  0.2 151788  5320 pts/1    T    22:11   0:00 vim oldboy
    root      58125  0.0  0.0 112720   996 pts/0    R+   22:12   0:00 grep --color=auto oldboy
    
    

    案例二、PS命令查看不可中断状态进程

    1.使用tar打包文件时,可以通过终端不断查看状态,由S+,R+变为D+
    [root@baozexu ~]# tar -czf etc.tar.gz /etc/ /usr/ /var/
    
    [root@baozexu ~]# ps aux|grep tar|grep -v grep
    root      58467  5.5  0.2 127924  5456 pts/1    R+   22:22   0:04 tar -czf etc.tar.gz /etc/ 
    [root@baozexu ~]# ps aux|grep tar|grep -v grep
    root      58467  5.5  0.2 127088  4708 pts/1    S+   22:22   0:03 tar -czf etc.tar.gz /etc/ 
    [root@baozexu ~]# ps aux|grep tar|grep -v grep
    root      58467  5.6  0.2 127232  4708 pts/1    D+   22:22   0:03 tar -czf etc.tar.gz /etc/ 
    
    

    2.使用top命令查看当前的进程状态(动态)

    任务 含义
    Tasks: 129 total 当然进程的总数
    1 running 正在运行的进程数
    128 sleeping 睡眠的进程数
    0 stopped 停止的进程数
    0 zombie 僵尸进程数
    %Cpu(s): 0.7 us 系统用户进程使用CPU百分比
    0.7 sy 内核中的进程占用CPU百分比,通常内核是于硬件进行交互
    98.7 id 空闲CPU的百分比
    0.0 wa CPU等待IO完成的时间
    0.0 hi 硬中断,占的CPU百分比
    0.0 si 软中断,占的CPU百分比
    0.0 st 比如虚拟机占用物理CPU的时间

    PS: 如何理解中断这个东西

    top 常见指令

    字母 含义
    h 查看帮出
    1 数字1,显示所有CPU核心的负载
    z 以高亮显示数据
    b 高亮显示处于R状态的进程
    M 按内存使用百分比排序输出
    P 按CPU使用百分比排序输出
    q 退出top

    3.管理进程状态

    当程序运行为进程后,如果希望停止进程,怎么办呢? 那么此时我们可以使用linux的kill命令对进程发送关闭信号。当然除了kill、还有killall,pkill

    1.使用kill -l列出当前系统所支持的信号

    虽然linux支持信号很多,但是我们仅列出我们最为常用的3个信号

    数字编号 信号含义 信号翻译
    1 SIGHUP 通常用来重新加载配置文件
    9 SIGKILL 强制杀死进程
    15 SIGTERM 终止进程,默认kill使用该信号
    1.我们使用kill命令杀死指定PID的进程。
    #1.给 vsftpd 进程发送信号 1,15
    [root@baozexu ~]# yum -y install vsftpd
    [root@baozexu ~]# systemctl start vsftpd
    [root@baozexui ~]# ps aux|grep vsftpd
    
    #2.发送重载信号,例如 vsftpd 的配置文件发生改变,希望重新加载
    [root@baozexu ~]# kill -1 9160
    
    #3.发送停止信号,当然vsftpd 服务有停止的脚本 systemctl stop vsftpd
    [root@baozexu ~]# kill 9160
    
    #4.发送强制停止信号,当无法停止服务时,可强制终止信号
    [root@baozexu ~]# kill -9 9160
    
    

    2.Linux系统中的killall、pkill命令用于杀死指定名字的进程。我们可以使用kill命令杀死指定进程PID的进程,如果要找到我们需要杀死的进程,我们还需要在之前使用ps等命令再配合grep来查找进程,而killall、pkill把这两个过程合二为一,是一个很好用的命令。

    #例1、通过服务名称杀掉进程
    [root@baozexu ~]# pkill nginx
    [root@baozexu ~]# killall nginx
    
    #例2、使用pkill踢出从远程登录到本机的用户,终止pts/0上所有进程, 并且bash也结束(用户被强制退出)
    [root@baozexu ~]# pkill -9 -t pts/0
    

    1.什么是中断
    中断是系统用来响应硬件设备请求的一种机制,它会打断进程的正常调度和执行,然后调用内核中的中断处理程序来响应设备的请求。

    2.为什么要有中断呢? "举个生活中的例子"
    比如说你订了一份外卖,但是不确定外卖什么时候送到,也没有别的方法了解外卖的进度,但是,配送员送外卖是不等人的,到了你这儿没人取的话,就直接走人了。所以你只能苦苦等着,时不时去门口看看外卖送到没,而不能干其他事情。不过呢,如果在订外卖的时候,你就跟配送员约定好,让他送到后给你打个电话,那你就不用苦苦等待了,就可以去忙别的事情,直到电话一响,接电话、取外卖就可以了。* 这里的“打电话”,其实就是一个中断。
    没接到电话的时候,你可以做其他的事情;只有接到了电话(也就是发生中断),你才要进行另一个动作:取外卖。
    这个例子你就可以发现,中断其实是一种异步的事件处理机制,可以提高系统的并发处理能力。

    3.中断会带来什么问题?
    *由于中断处理程序会打断其他进程的运行,所以,为了减少对正常进程运行调度的影响,中断处理程序就需要尽可能快地运行。如果中断本身要做的事情不多,那么处理起来也不会有太大问题;但如果中断要处理的事情很多,中断服务程序就有可能要运行很长时间。特别是,中断处理程序在响应中断时,还会临时关闭中断。这就会导致上一次中断处理完成之前,其他中断都不能响应,也就是说中断有可能会丢失。

    那么还是以取外卖为例:假如你订了 2 份外卖
    一份主食和一份饮料,并且是由 2 个不同的配送员来配送。这次你不用时时等待着,两份外卖都约定了电话取外卖的方式。但是,问题又来了。当第一份外卖送到时,配送员给你打了个很长的电话,商量发票的处理方式。与此同时,第二个配送员也到了,也想给你打电话。但是很明显,因为电话占线(也就是关闭了中断响应),第二个配送员的电话是打不通的。所以,第二个配送员很可能试几次后就走掉了(也就是丢失了一次中断)。

    4.好了回到系统中的软中断?
    如果你弄清楚了“取外卖”的模式,那对系统的中断机制就很容易理解了。事实上,为了解决中断处理程序执行过长和中断丢失的问题,Linux 将中断处理过程分成了两个阶段,也就是上半部和下半部:上半部用来快速处理中断,它在中断禁止模式下运行,主要处理跟硬件紧密相关工作。下半部用来延迟处理上半部未完成的工作,通常以内核线程的方式运行。

    比如说前面取外卖的例子,上半部就是你接听电话,告诉配送员你已经知道了,其他事儿见面再说,然后电话就可以挂断了;下半部才是取外卖的动作,以及见面后商量发票处理的动作。这样,第一个配送员不会占用你太多时间,当第二个配送员过来时,照样能正常打通你的电话。

    5.接下来在看一个例子?
    除了取外卖,我再举个最常见的网卡接收数据包的例子,让你更好地理解。网卡接收到数据包后,会通过硬件中断的方式,通知内核有新的数据到了。这时,内核就应该调用中断处理程序来响应它。对上半部来说,既然是快速处理,其实就是要把网卡的数据读到内存中,然后更新一下硬件寄存器的状态(表示数据已经读好了),最后再发送一个软中断信号,通知下半部做进一步的处理。而下半部被软中断信号唤醒后,需要从内存中找到网络数据,再按照网络协议栈,对数据进行逐层解析和处理,直到把它送给应用程序。

    所以,这两个阶段你也可以这样理解:上半部直接处理硬件请求,也就是我们常说的硬中断,特点是快速执行;而下半部则是由内核触发,也就是我们常说的软中断,特点是延迟执行。

    Linux软中断与硬中断小结
    Linux 中的中断处理程序分为上半部和下半部:上半部对应硬件中断,用来快速处理中断。下半部对应软中断,用来异步处理上半部未完成的工作。Linux 中的软中断包括网络收发、定时、调度、等各种类型,可以通过查看 /proc/softirqs 来观察软中断的运行情况。

    f: 经常听同事说大量的网络小包会导致性能问题,为什么呢?
    q:因为大量的网络小包会导致频繁的硬中断和软中断?所以大量网络小包传输很慢,但如果将网络包一次传递,是不是会快很多呢?

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/baozexu/p/11436952.html
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