Linux进程管理(一)
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进程基本概述
进程是已启动的可执行程序的运行中实例。
/proc目录下以数字为名的目录，每一个目录代表一个进程，保存着进程的属性信息。每一个进程的PID是唯一的，就算进程退出了，其它进程也不会占用其PID。
进程的组成部分
已分配内存的地址空间
安全属性，包括所有权凭据和特权
程序代码的一个或多个执行线程
进程状态
进程的环境
本地和全局变量
当前调度上下文
分配的系统资源，如文件描述符和网络端口
进程的产生
现有的（父）进程复制自己的地址空间（fork）来创建一个新的（子）进程结构。
每个新进程分配有一个唯一的进程ID（PID），满足跟踪和安全性之需。PID与父进程ID（PPID）是新进程环境的元素。
任何进程可创建子进程。所有进程都是第一个系统进程的后代。RHEL7上，第一个系统进程是systemd。
通过fork例程，子进程继承安全性身份、过去和当前的文件描述符、端口和资源特权、环境变量，以及程序代码。随后，子进程可能exec其自己的程序代码。通常，父进程在子进程运行期间处于睡眠状态，设置一个在子进程完成时发出信号的请求（wait）。在退出时，子进程可能已经关闭或丢弃了其资源和环境，剩余的部分被称作僵停。父进程在子进程退出时收到信号而被唤醒，清理剩余结构，然后继续执行其自己的程序代码。
进程的分类
- 前台进程：与终端相关的进程，通过终端启动的进程
- 注意：也可把在前台启动的进程送往后台，以守护模式运行
- 守护进程：daemon，与终端无关的进程（如内核），在系统引导过程中启动的进程
| Excuting | 运行态 |
|---|---|
| Ready | 就绪态，也可以称作睡眠态 |
| Uninterruptible sleep | 不可中断的睡眠。不可随时唤醒，只有当IO资源加载成功后才能唤醒 |
Interruptible sleep|可中断的睡眠。可随时唤醒
Zombie |僵尸进程。正常运行结束了，但是不释放占据的内存
Stopped |停止态，暂停于内存中，但不会被调度，除非手动启动之
进程睡眠的原因：
当一个执行中的进程，需要加载额外的IO资源的时候，由于IO设备的速度太慢，所以会转入睡眠状态等待，交出CPU给其他进程，以免浪费剩余执行时间
在多任务处理操作系统中，每个CPU（或CPU核心）在一个时间点上处理一个进程。在进程运行时，它对CPU时间和资源分配的直接要求会有变化。进程分配有一个状态，它随着环境要求而改变。
Linux进程状态
| 标志 | 内核定义的状态名称和描述 |
|---|---|
| R | TASK_RUNNING：进程正在CPU上执行，或者正在等待运行。处于运行中（或可运行）状态时，进程可能正在执行用户例程或内核例程（系统调用），或者已排队并就绪 |
| S | TASK_INTERRUPTIBLE：进程处于睡眠状态且正在等待某一条件：硬件请求、系统资源访问或信号。当事件或信号满足该条件时，该进程将返回到运行中 |
| D | TASK_UNINTERRUPTIBLE：此进程也在睡眠，但与S状态不同，不会响应传递的信号。仅在特定的条件下使用，其中进程中断可能会导致意外的设备状态 |
| K | TASK_KILLABLE：进程处于睡眠状态，与不可中断的D状态相同，但有所修改，允许等待中的任务通过响应信号而被中断（彻底退出）。实用程序通常将可中断的进程显示为D状态 |
| T | TASK_STOPPED：进程已被停止（暂停），通常是通过用户或其他进程发出的信号。进程可以通过另一信号返回到运行中状态，继续执行（恢复） |
| T | TASK_TRACED：正在被调试的进程也会临时停止，并且共享同一个T状态标志 |
| Z | EXIT_ZOMBIE：子进程在退出时向父进程发出信号。除进程身份（PID）之外的所有资源都已释放 |
| X | EXIT_DEAD：当父进程清理（获取）剩余的子进程结构时，进程现在已彻底释放。此状态从不会在进程列出实用程序中看到 |
| < | 高优先级进程 |
| N | 低优先级进程 |
| + | 前台进程组中的进程 |
| ｜ | 多线程进程 |
| s | 会话进程首进程 |
进程优先级
linux进程调度与多任务
现代计算机系统中既包含每次只能执行一个指令的低端处理器，也包含高性能超级计算机，这些超级计算机每台配备数百个CPU，每个CPU上具有多个核心，它们可以并行执行数以百计的指令。但是所有这些系统往往具有一个共同点：它们需要运行的进程数量总是超出实际具有的核心数。
通过时间分片技术，Linux（和其他操作系统）实际能够运行的进程数（和线程数）可以超出可用的实际处理单元数。操作系统进程调度程序将在单个核心上的进程之间进行快速切换，从而给用户一种有多个进程在同时运行的印象。
执行此切换的Linux内核部分称为进程调度程序。
进程优先级
进程优先级范围：0-139，数字越小，优先级越高
0-99：实时优先级，内核调整
100-139：静态优先级，用户可控制
进程优先级高的特点：
获得更多的CPU运行时间
更优先获得CPU运行的机会
要修改进程的优先级可以通过调整进程的nice值来实现，nice值越小，优先级越高：
nice值的范围是（-20，19），-20对应100，19对应139
相对优先级
由于不是每种进程都与其他进程同样重要，可告知调度程序为不同的进程使用不同的调度策略。常规系统上运行的大多数进程所使用的调度策略称为SCHED_OTHER(也称为SCHED_NORMAL)，但还有一些其他策略可用于不同的目的。
由于并非所有进程都以同样的方式创建，可为采用SCHED_NORMAL策略运行的进程指定相对优先级。此优先级称为进程的nice值。一个进程可以有40种不同级别的nice值。
这些nice级别的范围是从-20到19。默认情况下，进程将继承其父进程的nice级别，通常为0
nice级别越高，表示优先级越低（该进程容易将其CPU使用量让给其他进程）
nice级别越低，表示优先级越高（该进程更加不倾向于让出CPU）
如果不存在资源争用（例如当活动进程数少于可用CPU核心数时），即使nice级别高的进程也将仍使用它们可使用的所有可用CPU资源。但当请求CPU时间的进程数超过可用核心数时，nice级别较高的进程将比nice级别较低的进程收到更少的CPU时间
nice级别与权限
为很占CPU资源的进程设置较低的nice级别可能会对同一系统上运行的其他进程的性能造成负面影响，所以仅允许root用户设置负nice级别以及降低现有进程的nice级别。
普通非特权用户仅允许设置正的nice级别。只能对现有进程提升nice级别，而不能降低nice级别。
进程优先级调整
进程优先级调整：调整nice值
- 调整已经启动的进程的nice值：
renice NI PID（例：renice 3 3704）
[root@hostnamectl ~]# ps elf
F UID PID PPID PRI NI VSZ RSS WCHAN STAT TTY TIME COMMAND
4 0 1446 1406 20 0 115724 2344 do_wai Ss pts/0 0:00 -bash USER=root LOG
4 0 2340 1446 20 0 126236 1876 do_sig T pts/0 0:00 \_ vi a XDG_SESSIO //nice值0 ，pri 20，pid 2340
0 0 2341 1446 20 0 148936 1448 - R+ pts/0 0:00 \_ ps elf XDG_SESS
4 0 826 1 20 0 110044 820 n_tty_ Ss+ tty1 0:00 /sbin/agetty --nocl
[root@hostnamectl ~]# renice 10 2340
2340 (进程 ID) 旧优先级为 0，新优先级为 10
[root@hostnamectl ~]# ps elf
F UID PID PPID PRI NI VSZ RSS WCHAN STAT TTY TIME COMMAND
4 0 1446 1406 20 0 115724 2344 do_wai Ss pts/0 0:00 -bash USER=root LOG
4 0 2340 1446 30 10 126236 1876 do_sig TN pts/0 0:00 \_ vi a XDG_SESSIO //nice值10 ，pri 30，pid 2340
0 0 2356 1446 20 0 148936 1448 - R+ pts/0 0:00 \_ ps elf XDG_SESS
4 0 826 1 20 0 110044 820 n_tty_ Ss+ tty1 0:00 /sbin/agetty --noc
- 在启动时指定nice值：（-20，19）
nice -n NI COMMAND
[root@hostnamectl ~]# nice -n -20 vi b
[root@hostnamectl ~]# ps elf
F UID PID PPID PRI NI VSZ RSS WCHAN STAT TTY TIME COMMAND
4 0 2363 2359 20 0 115524 2112 do_wai Ss pts/1 0:00 -bash USER=root LOG
0 0 2380 2363 20 0 148936 1452 - R+ pts/1 0:00 \_ ps elf XDG_SESS
4 0 1446 1406 20 0 115724 2344 do_wai Ss pts/0 0:00 -bash USER=root LOG
4 0 2340 1446 30 10 126236 1876 do_sig TN pts/0 0:00 \_ vi a XDG_SESSIO
4 0 2358 1446 0 -20 126232 1792 poll_s S<+ pts/0 0:00 \_ vi b XDG_SESSIO
4 0 826 1 20 0 110044 820 n_tty_ Ss+ tty1 0:00 /sbin/agetty --nocl
进程管理命令
Linux系统各进程的相关信息均保存在/proc/PID目录下的各文件中
ps
- ps(process state)命令用于列出当前的进程。可以显示详细的进程信息，包括：
- 用户识别符（UID），它确定进程的特权
- 唯一进程识别符（PID）
- CPU和已经花费的实时时间
- 进程在各种位置上分配的内存数量
- 进程的位置STDOUT，称为控制终端
- 当前的进程状态
[root@hostnamectl ~]# ps
PID TTY TIME CMD
1446 pts/0 00:00:00 bash
2340 pts/0 00:00:00 vi
2549 pts/0 00:00:00 vi
2552 pts/0 00:00:00 vi
2576 pts/0 00:00:00 ps
-
ps支持三种选项格式：
- UNIX（POSIX）选项，可以分组但必须以连字符开头
- BSD 选项，可以分组但不可与连字符同用
- GNU 长选项，以双连字符开头
-
ps(process state)，显示进程信息。注意事项：
- 加了［］中括号的，表示内核线程，通常位于顶部
- exiting或defunct表示僵尸进程
-
aux结果解析：
VSZ Virtual memory SiZe，虚拟内存集 RSS ReSident Size，常驻内存集 STAT 进程状态 TIME 运行时的累积时长 -
ps命令结果解析：
NI nice值 PRI 优先级 PSR 进程运行在哪个CPU核心上 RTPTRIO 实时优先级 C 运行的CPU编号 STIME 进程的启动时间 VSZ Virtual memory SiZe，虚拟内存集 RSS ReSident Size，常驻内存集 STAT 进程状态 TIME 运行时的累积时长 -
常用选项：
-
a :显示所有与终端有关的进程
[root@hostnamectl ~]# ps a
PID TTY STAT TIME COMMAND
826 tty1 Ss+ 0:00 /sbin/agetty --noclear tty1 linux
1446 pts/0 Ss 0:00 -bash
2340 pts/0 TN 0:00 vi a
2363 pts/1 Ss+ 0:00 -bash
2405 pts/0 R+ 0:00 ps a
- u :显示进程是由哪个用户启动的
[root@hostnamectl ~]# ps au
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 826 0.0 0.0 110044 820 tty1 Ss+ 13:57 0:00 /sbin/agetty --noclear tty1 linux
root 1446 0.0 0.1 115724 2348 pts/0 Ss 13:57 0:00 -bash
root 2340 0.0 0.1 126236 1876 pts/0 TN 18:00 0:00 vi a
root 2363 0.0 0.1 115524 2112 pts/1 Ss+ 18:06 0:00 -bash
root 2406 0.0 0.0 151064 1816 pts/0 R+ 18:17 0:00 ps au
[root@hostnamectl ~]#
- x :显示所有与终端无关的进程
[root@hostnamectl ~]# ps x
PID TTY STAT TIME COMMAND
1 ? Ss 0:01 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 21
2 ? S 0:00 [kthreadd]
3 ? S 0:00 [ksoftirqd/0]
5 ? S< 0:00 [kworker/0:0H]
7 ? S 0:00 [migration/0]
8 ? S 0:00 [rcu_bh]
9 ? S 0:00 [rcu_sched]
10 ? S 0:00 [watchdog/0]
11 ? S 0:00 [watchdog/1]
12 ? S 0:00 [migration/1]
13 ? S 0:00 [ksoftirqd/1]
15 ? S< 0:00 [kworker/1:0H]
16 ? S 0:00 [watchdog/2]
17 ? S 0:00 [migration/2]
18 ? S 0:00 [ksoftirqd/2]
20 ? S< 0:00 [kworker/2:0H]
21 ? S 0:00 [watchdog/3]
22 ? S 0:00 [migration/3]
23 ? S 0:00 [ksoftirqd/3]
25 ? S< 0:00 [kworker/3:0H]
27 ? S 0:00 [kdevtmpfs]
28 ? S< 0:00 [netns]
- -e :显示所有进程，与-A效果相同
[root@hostnamectl ~]# ps -e
PID TTY TIME CMD
1 ? 00:00:01 systemd
2 ? 00:00:00 kthreadd
3 ? 00:00:00 ksoftirqd/0
5 ? 00:00:00 kworker/0:0H
7 ? 00:00:00 migration/0
8 ? 00:00:00 rcu_bh
9 ? 00:00:00 rcu_sched
10 ? 00:00:00 watchdog/0
11 ? 00:00:00 watchdog/1
12 ? 00:00:00 migration/1
13 ? 00:00:00 ksoftirqd/1
15 ? 00:00:00 kworker/1:0H
16 ? 00:00:00 watchdog/2
17 ? 00:00:00 migration/2
18 ? 00:00:00 ksoftirqd/2
20 ? 00:00:00 kworker/2:0H
21 ? 00:00:00 watchdog/3
22 ? 00:00:00 migration/3
23 ? 00:00:00 ksoftirqd/3
25 ? 00:00:00 kworker/3:0H
27 ? 00:00:00 kdevtmpfs
28 ? 00:00:00 netns
29 ? 00:00:00 khungtaskd
30 ? 00:00:00 writeback
31 ? 00:00:00 kintegrityd
32 ? 00:00:00 bioset
33 ? 00:00:00 kblockd
34 ? 00:00:00 md
35 ? 00:00:09 kworker/0:1
41 ? 00:00:00 kswapd0
42 ? 00:00:00 ksmd
43 ? 00:00:00 khugepaged
44 ? 00:00:00 crypto
- -l :以长格式显示
[root@hostnamectl ~]# ps -l
F S UID PID PPID C PRI NI ADDR SZ WCHAN TTY TIME CMD
4 S 0 1446 1406 0 80 0 - 28931 do_wai pts/0 00:00:00 bash
4 T 0 2340 1446 0 90 10 - 31559 do_sig pts/0 00:00:00 vi
0 R 0 2414 1446 0 80 0 - 37235 - pts/0 00:00:00 ps
- -F :显示更详细的完整格式的进程信息
[root@hostnamectl ~]# ps -F
UID PID PPID C SZ RSS PSR STIME TTY TIME CMD
root 1446 1406 0 28931 2348 2 13:57 pts/0 00:00:00 -bash
root 2340 1446 0 31559 1876 3 18:00 pts/0 00:00:00 vi a
root 2415 1446 0 37766 1784 3 18:21 pts/0 00:00:00 ps -F
- j :工作的格式 (jobs format)
[root@hostnamectl ~]# ps j
PPID PID PGID SID TTY TPGID STAT UID TIME COMMAND
1 831 831 831 tty1 831 Ss+ 0 0:00 /sbin/agetty --noclear tty1 linux
1437 1441 1441 1441 pts/0 1441 Ss+ 0 0:00 -bash
1457 1462 1462 1462 pts/1 1558 Ss 0 0:00 -bash
1462 1486 1486 1462 pts/1 1558 T 0 0:00 -bash
1462 1498 1498 1462 pts/1 1558 T 0 0:00 -bash
1486 1546 1486 1462 pts/1 1558 T 0 0:00 sleep 1
1498 1552 1498 1462 pts/1 1558 T 0 0:00 sleep 1
1462 1558 1558 1462 pts/1 1558 R+ 0 0:00 ps j
[root@hostnamectl ~]#
- -H :以进程层级格式显示进程相关信息（PPDID是次子进程的父进程PID）
[root@hostnamectl ~]# ps -efH
UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD
root 2 0 0 14:14 ? 00:00:00 [kthreadd]
root 3 2 0 14:14 ? 00:00:00 [ksoftirqd/0]
root 4 2 0 14:14 ? 00:00:00 [kworker/0:0]
root 5 2 0 14:14 ? 00:00:00 [kworker/0:0H]
root 6 2 0 14:14 ? 00:00:00 [kworker/u256:0]
root 7 2 0 14:14 ? 00:00:00 [migration/0]
root 8 2 0 14:14 ? 00:00:00 [rcu_bh]
root 9 2 0 14:14 ? 00:00:00 [rcu_sched]
root 10 2 0 14:14 ? 00:00:00 [watchdog/0]
root 11 2 0 14:14 ? 00:00:00 [watchdog/1]
root 12 2 0 14:14 ? 00:00:00 [migration/1]
root 13 2 0 14:14 ? 00:00:00 [ksoftirqd/1]
root 14 2 0 14:14 ? 00:00:00 [kworker/1:0]
root 15 2 0 14:14 ? 00:00:00 [kworker/1:0H]
- -o :根据自己的需要选择要显示的字段
[root@hostnamectl ~]# ps -o pid,comm,ni 表示只显示进程号，命令，nice值三个字段
PID COMMAND NI
1446 bash 0
2340 vi 10
2404 ps 0
pstree
- pstree用于显示当前系统上的进程树
[root@hostnamectl ~]# pstree
systemd─┬─NetworkManager─┬─dhclient
│ └─2*[{NetworkManager}]
├─VGAuthService
├─agetty
├─auditd───{auditd}
├─chronyd
├─crond
├─dbus-daemon───{dbus-daemon}
├─firewalld───{firewalld}
├─irqbalance
├─lvmetad
├─master─┬─pickup
│ └─qmgr
├─polkitd───5*[{polkitd}]
├─rhnsd
├─rhsmcertd
├─rsyslogd───2*[{rsyslogd}]
├─sshd─┬─sshd───bash─┬─pstree
│ │ └─vi
│ └─sshd───bash
├─systemd-journal
├─systemd-logind
├─systemd-udevd
├─tuned───4*[{tuned}]
└─vmtoolsd───{vmtoolsd}
pgrep
以grep风格指定只显示哪些进程，在当前系统中找符合某些特性的进程。只显示进程号
[root@hostnamectl ~]# pgrep vi
796
2340
[root@hostnamectl ~]# ps -ef|grep vi
root 796 1 0 13:57 ? 00:00:00 /usr/bin/VGAuthService -s
root 2340 1446 0 18:00 pts/0 00:00:00 vi a
root 2472 1446 0 18:41 pts/0 00:00:00 grep --color=auto vi
pidof
根据进程名查找其PID号
[root@hostnamectl ~]# pidof vi
2340
vmstat
虚拟内存状态查看命令
vmstat [options] [delay [count]]
例：
vmstat 2 :表示每2秒刷新一次
vmstat 2 5 :表示每2秒刷新一次，刷新5次后退出
[root@hostnamectl ~]# vmstat 2 2
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
1 0 0 1508876 2108 196824 0 0 2 0 16 14 0 0 100 0 0
0 0 0 1508876 2108 196824 0 0 0 0 55 44 0 0 100 0 0
常用的选项：
-s 显示内存的统计数据
[root@hostnamectl ~]# vmstat -s
1867048 K total memory
159480 K used memory
134368 K active memory
81932 K inactive memory
1508636 K free memory
2108 K buffer memory
196824 K swap cache
2097148 K total swap
0 K used swap
2097148 K free swap
318 non-nice user cpu ticks
0 nice user cpu ticks
1828 system cpu ticks
7330335 idle cpu ticks
269 IO-wait cpu ticks
0 IRQ cpu ticks
34 softirq cpu ticks
0 stolen cpu ticks
148185 pages paged in
16745 pages paged out
0 pages swapped in
0 pages swapped out
1146421 interrupts
1025090 CPU context switches
1569218250 boot time
2649 forks
procs：
| r(running) | 表示等待运行的队列长度，也即等待运行的进程的个数 |
|---|---|
| b(block) | 表示阻塞队列长度，也即处于不可中断睡眠态的进程个数 |
memory：
| swpd | /交换内存的使用总量 |
|---|---|
| free | 空闲物理内存总量 |
| buffer | 用于buffer的内存总量 |
| cache | 用于cache的内存总量 |
| swap： |
| si（swap in） | 表示从物理内存有多少页面换进swap，也即数据进入swap的数据速率（kb/s） |
|---|---|
| so（swap out） | 表示从swap有多少页面换进物理内存，也即数据离开swap的数据速率（kb/s） |
| io： |
| bi（block in） | 表示磁盘块有多少个被调入内存中，也即从块设备读入数据到系统的速率（kb/s） |
|---|---|
| bo（block out） | 表示有多少个磁盘块从内存中被同步到硬盘上去了，也即保存数据至块设备的速率（kb/s） |
system：
| in（ interrupts） | 表示中断的个数，也即中断速率（kb/s） |
|---|---|
| cs（context switch） | 表示上下文切换的次数，也即进程切换速率（kb/s） |
CPU：
| us | 表示用户空间 |
|---|---|
| sy | 表示内核空间 |
| id | 表示空闲百分比 |
| wa | 表示等待IO完成所占据的时间百分比 |
| st | 表示steal，被虚拟化技术偷走的时间（比如运行虚拟机） |