走进Linux_认识你的进程

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引：linux服务器上可以跑很多很多的程序，当然也会遇到很多的问题，所以我们需要学会去管理好它。尤其像ps，top这些命令，你一定会很想去了解它吧！

理解进程

什么是进程

进程： 一个程序被加载到内存当中运行，那么在内存中的那个数据就被称为进程。

系统也会给予这个进程一个ID，称为PID。同时触发这个进程的用户与相关属性关系，给予这个PID一组有效的权限设置。

进程与程序

程序和进程概念

  1. 程序：通常为二进制程序，放置在存储媒介中，以物理文件的形式存在。
  2. 进程：程序在触发后，执行者的权限与属性、程序的程序代码与所需数据等都会被加载到内存中，操作系统给予这个内存中的单元一个标识符（PID），可以说，进程就是一个正在运行的程序。

子进程与父进程

举个栗子：当我们登录系统后，会取得一个bash的shell，然后，我们用这个bash提供的接口去执行另一个命令，那些另外执行的命令也会被触发称为PID，那个后来执行命令才产生的PID就是“子进程”，而在我们原本在bash环境下，就称为“父进程”。子进程会具有PPID(父PID)。

fork and exec：过程调用的流程

在Linux的过程调用中通常被称为fork and exec的流程，进程都会父进程以复制(fork)的方式产生一个一模一样的子进程（PID不一样），然后被复制出来的子进程再以exec的方式来执行实际要进行的进程，最终称为一个子进程的存在。

工作管理

什么是工作管理

工作管理： 当我们登录系统取得bash shell之后，在单一终端机下同时进行多个工作的行为管理。

下面是前台和后台定义:

前台: 你可以控制与执行命令的环境

后台： 可以自行运行的工作，你无法用ctrl + c终止它，但是可以用bg/fg调用该工作的环境

要进行bash的工作管理必须要注意的限制是：

  • 这些工作所触发的进程必须要来自你的shell子进程（只管理自己的bash）
  • 后台中“执行”的进程不能等待terminal/shell的输入。

job管理

实际中使用的job控制主要有下面的命令：

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// 1. 直接将命令丢到后台中“执行”的 &
tar -zpcf /tmp/tec/tar.gz /etc &
/*
会出现[1]（工作好） 13456（进程号）
完成后会输出： [1]   完成                  tar -zpcf /tmp/etc.tar.gz /etc */
/*
但是需要注意的是，运行的信息还是会出现在屏幕上，会影响我们正常继续使用，
所以我们需要利用数据流重定向输入到文件中。*/

// 2. 将目前的工作丢到后台中“暂停”：ctrl + z
vim ~/.bashrc 按ctrl+z
/*
会输出 [2]+  已停止               vim ~/.bashrc */

// 3. 查看目前的后台工作状态：jobs

// 4. 将后台工作拿到前台来处理：fg
fg %2 //拿出刚刚vim的工作

// 5. 让工作在后台下得状态变成运行中：bg
bg %2

// 6. 管理后台当中的工作：kill
kill -signal %jobnumber/PID/命令
/* signal
-1：重新读取一次参数的配置文件
-2：与ctrl + c一样
-9：立刻强制删除一个工作，不会删除过程文件
-15(默认值)：以正常的程序方式终止一项工作，会删除过程文件 */

脱机管理

如果你是使用&来放置后台工作，当你断开与终端机的连接（脱机），那么后台工作就会被中断掉。如果我们不想这样就可以使用at或者nohup命令，我们主要讲一下nohup的这个命令，这个命令可以让你在脱机或注销系统后，还能够让工作继续进行。范例如下：

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// 1. 在终端机前台中工作
nohup 命令

// 1. 在终端机后台工作
nohup 命令 &

当你使用这个命令之后，你会发现会出现一个nohup.out文件，这个文件其实就是将原本前台显示的东西重定向到这个文件中。

进程管理

进程的查看

静态的ps

PS：如果man page不好查阅，最好是直接被几个常用的参数。

这个命令是将某个时间点的进程运行情况选取下来，主要的范例如下：

  1. 仅查看自己的bash的相关进程

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    ps -l

    /* 输出列子如下：
    F S   UID   PID  PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
    4 S     0 10573 10567  0  80   0 - 29064 wait   pts/0    00:00:00 bash

    含义如下：
    F：程序标识（process flags），说明程序的权限，4代表root，1代表子程序仅能fork不能exec

    S：程序状态（state），主要有R(running)、S(sleep)、D(不可唤醒)、T(stop)、Z（僵尸，命令位会跟<defunct>）

    UID/PID/PPID  ：PPID指父程序的PID

    C：代表CPU使用率，单位为百分比

    PRI/NI：此程序被CPU执行优先级，数值越小程序优先级越高

    ADDR/SZ/WCHAN：ADDR代表在内存哪个部分，SZ代表用掉多少内存，WCHAN表示程序是否正在运作

    TTY：登陆者的终端机位置，远程登录时为 pts/n

    TIME：使用掉的CPU时间，程序实际花费CPU运作时间

    CMD：触发程序的指令 */

  2. 查看系统所有进程：ps aux

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    ps aux

    /* 输出列子如下：
    USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
    root         1  0.0  0.1  43156  3136 ?        Ss   3月10   1:27 /usr/lib/systemd/systemd --swi

    含义如下：
    USER：该进程属于哪个用户账号

    PID  ：进程ID

    %CPU：该进程使用掉的CPU资源内存百分比

    %MEM：该进程所占用的物理内存百分比

    VSZ：该进程使用掉的虚拟内存量（KB）

    RSS：该进程占用的固定的内存量（KB）

    TTY：登陆者的终端机位置，远程登录时为 pts/n

    STAT：与ps -l的S表示相同

    START：该进程被触发启动的时间

    TIME：程序实际花费CPU运作时间

    CMD：该进程的实际命令 */

动态的top

这个命令可以持续的检测进程运行的状态，主要范例如下：

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// 1. 每两秒更新一次top，查看整体信息，默认5秒
top -d 2

/* 输出例子：
top - 10:54:10 up 22 days, 19:25,  1 user,  load average: 0.13, 0.07, 0.06
Tasks:  69 total,   2 running,  66 sleeping,   1 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.5 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 99.5 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  1883844 total,    77012 free,   356884 used,  1449948 buff/cache
KiB Swap:        0 total,        0 free,        0 used.  1328820 avail Mem

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND                     
 1861 root      20   0  608356  12236   1788 S  0.5  0.6  60:48.59 barad_agent

 top见界面主要分为两个界面：

 上面为整个系统的资源使用状态，基本上总共有六行，显示的内容依次是：
 1. 目前的时间，开机到目前为止所经过的时间，已经登录系统的的用户数,系统在1，5，15分钟的平均工作负载
 2. 目前进程的总量与各个累呗进程的总量，注意zombie僵尸进程的数量
 3. CPU的整体负载，注意wa（I/Owait）
 4. 物理内存的使用情况
 5. 虚拟内存的使用情况，swap的是用来一定要小
 6. 这个是当在top进程中输入命令时显示状态的地方，输入r可修改nice值

 下面为每个进程使用资源情况，各个参数含义可参照ps。
 */

进程树pstree

如果想找到进程之间的相关性，这个pstree就能够很好的帮助我们，它会使用线段将相关性进程连接起来，范例如下：

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// 1.列出目前系统上面所有的进程数的相关性
pstree -A
输入如下：
systemd-+-acpid
        |-2*[agetty]
        |-atd
        |-auditd---{auditd}
        ...

// 2. 在1的基础上，同时显示出PID与users
pstree -Aup

进程的执行顺序

CPU优先处理哪个进程，这就需要考虑到程序的优先执行序(priority)与CPU的调度。具体到值来说就是要考虑到PRI和nice值（之前用top和ps显示过）。PRI值越低代表越优先，不过这个PRI值是由内核动态调整的，具有无法调整，但是Nice值我们可以改变。下面的PRI值改变的公式：

PRI(new) = PRI(old) + nice

下面是关于nice值的使用范例：

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// 1. 在使用命令的时候设置nice值，给nice值为-5去执行vi
nice -n vi &

// 2. 已存在进程的nice重新分配，将PID为18625的进程nice值调整到10
renice 10 18625

系统资源的查看

  1. 查看内存的使用情况，范例如下：

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    // 1. 查看目前系统的内存容量
    free -m

  2. 查看系统与内核相关信息，范例如下：

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    // 1. 输出系统的基本信息
    uname -a

  3. 查看系统启动时间与内存负载，范例如下：

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    uptime

  4. 跟踪网络(很重要)，范例如下：

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    // 1. 列出目前系统以及新建的网络连接与unix socket状态
    netstat

    // 2. 找出目前系统上已在监听的网络连接机及其PID(很重要)
    netstat -tlnp

  5. 分析内核产生的信息，范例如下：

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    // 1. 输出所有的内核开机时的信息
    dmesg | more

    // 2. 查找开机的时候硬盘的相关信息
    dmesg | grep i hd

  6. 检测系统资源变化，范例如下：

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    // 1. 统计目前主机CPU状态，每秒一次，共计三次
    vmstat 1 3

    // 2. 系统上面所有磁盘的读写状态
    vmstat -d

    PS：详细的各个字段的含义，大家就自己查询man vmstat好了，习惯就好。

参考

  1. 《鸟哥的Linux私房菜》