Linux进程管理
- 1. 进程基本概述
- 1.1 进程的组合部分
- 1.2 进程的环境
- 1.3 进程的产生
- 1.4 进程的分类
- 2. 进程的状态
- 3. 进程的优先级
- 3.1 Linux进程调度与多任务
- 3.2 进程优先级
- 3.3 相对优先级
- 3.4 nice级别与权限
- 3.5 进程优先级调整
- 4. 进程管理命令
- 4.1 ps
- 4.2 pstree
- 4.3 pgrep
- 4.5 vmstar
- 5. 控制作业
- 5.1 作业与会话
- 5.2 作业分类
- 5.3 在后台运行作业
- 6. 进程间通信
- 7. 使用信号控制进程
- 8. 监控进程活动
- 8.1 IO负载
- 8.2 实时进程监控
-
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。
1.1 进程的组合部分
- 已分配内存的地址空间
- 安全属性，包括所有权凭据和权限
[En]
Security attributes, including ownership credentials and privileges*
- 程序代码的一个或多个执行线程
[En]
one or more execution threads of program code*
- 进程状态
1.2 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
[En]
assigned system resources, such as file descriptors and network ports*
1.3 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。
1.4 进程的分类
- 前台进程：与终端相关的进程，终端发起的进程
[En]
foreground process: a process related to a terminal, a process initiated by a terminal*
- 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
-
进程的状态
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 l 多线程进程 s 会话进程首进程
- 进程的优先级
3.1 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。
3.2 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
3.3 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
3.4 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
3.5 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）
//在启动时指定nice值：（-20，19）
nice -n NI COMMAND
[root@mr ~]# ps aux
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1 0.0 0.6 244948 13852 ? Ss Jul05 0:04 /usr/lib/systemd/systemd
root 2 0.0 0.0 0 0 ? S Jul05 0:00 [kthreadd]
root 3 0.0 0.0 0 0 ? I< Jul05 0:00 [rcu_gp]
root 4 0.0 0.0 0 0 ? I< Jul05 0:00 [rcu_par_gp]
root 6 0.0 0.0 0 0 ? I< Jul05 0:00 [kworker/0:0H-kblockd]
root 9 0.0 0.0 0 0 ? I< Jul05 0:00 [mm_percpu_wq]
...
root 4013 0.0 0.0 0 0 ? I 21:37 0:01 [kworker/3:3-events_powe
root 4016 0.0 0.0 0 0 ? I 21:49 0:00 [kworker/0:0-ata_sff]
root 4023 0.0 0.0 0 0 ? I 21:52 0:00 [kworker/1:3-memcg_kmem_
root 4024 0.0 0.0 0 0 ? I 21:55 0:00 [kworker/0:1-ata_sff]
root 4026 0.0 0.5 153356 10196 ? Ss 21:58 0:00 sshd: root [priv]
root 4030 0.0 0.2 153356 5548 ? R 21:58 0:00 sshd: root@pts/1
root 4031 0.0 0.1 26212 3880 pts/1 Ss 21:58 0:00 -bash
root 4052 0.0 0.1 58688 3872 pts/1 R+ 21:59 0:00 ps aux
[root@mr ~]#
[root@mr ~]# nice -n 15 sleep 2000
[root@mr ~]# ps aux | grep sleep
root 4094 0.0 0.0 7280 812 pts/1 SN+ 22:06 0:00 sleep 2000
root 4100 0.0 0.0 12108 1032 pts/2 S+ 22:07 0:00 grep --color=auto sleep
[root@mr ~]#
[root@mr ~]# ps aux | head -5
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1 0.0 0.6 244948 13852 ? Ss Jul05 0:04 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 17
root 2 0.0 0.0 0 0 ? S Jul05 0:00 [kthreadd]
root 3 0.0 0.0 0 0 ? I< Jul05 0:00 [rcu_gp]
root 4 0.0 0.0 0 0 ? I< Jul05 0:00 [rcu_par_gp]
[root@mr ~]# ps -el | head -3
F S UID PID PPID C PRI NI ADDR SZ WCHAN TTY TIME CMD
4 S 0 1 0 0 80 0 - 61237 do_epo ? 00:00:04 systemd
1 S 0 2 0 0 80 0 - 0 - ? 00:00:00 kthreadd
[root@mr ~]#
[root@mr ~]# ps -elf | head -2
F S UID PID PPID C PRI NI ADDR SZ WCHAN STIME TTY TIME CMD
4 S root 1 0 0 80 0 - 61237 do_epo Jul05 ? 00:00:04 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 17
[root@mr ~]# ps -el | head -2
F S UID PID PPID C PRI NI ADDR SZ WCHAN TTY TIME CMD
4 S 0 1 0 0 80 0 - 61237 do_epo ? 00:00:04 systemd
[root@mr ~]# ps -el | grep sleep
0 S 0 4094 4031 0 95 15 - 1820 hrtime pts/1 00:00:00 sleep
[root@mr ~]#
[root@mr ~]# renice -20 1202
renice: failed to get priority for 1202 (process ID): No such process
[root@mr ~]# ps -elf | grep sleep
0 S root 4094 4031 0 95 15 - 1820 hrtime 22:06 pts/1 00:00:00 sleep 2000
0 S root 4126 4070 0 80 0 - 3027 - 22:29 pts/2 00:00:00 grep --color=auto sleep
[root@mr ~]#
- 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
4.1 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
- 进程在不同位置分配的内存量
[En]
the amount of memory allocated by the process at various locations*
- 进程的位置STDOUT，称为控制终端
- 当前的进程状态
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： - 括号在[]中表示内核线程，通常位于顶部
[En]
parenthesized in [] indicates the kernel thread, usually at the top*
- exiting或defunct表示僵尸进程
//常用选项：
a //显示所有与终端有关的进程
u //显示进程是由哪个用户启动的
x //显示所有与终端无关的进程
-e //显示所有进程，与-A效果相同
-l //以长格式显示
-F //显示更详细的完整格式的进程信息
-f //显示更详细的完整格式的进程信息
-H //以进程层级格式显示进程相关信息
-o //根据自己的需要选择要显示的字段
[root@localhost ~]# ps -o pid,comm,ni //表示只显示进程号，命令，nice值三个字段
PID COMMAND NI
8828 bash 0
9844 ps 0
//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
4.2 pstree
安装pstree
`bash
[root@mr ~]# dnf -y install psmisc
Last metadata expiration check: 1:29:24 ago on Wed 06 Jul 2022 09:09:28 PM CST.
Dependencies resolved.
==========================================================================================================================
Package Architecture Version Repository Size
==========================================================================================================================
Installing:
psmisc x86_64 23.1-5.el8 baseos 151 k
Transaction Summary
Install 1 Package
Total download size: 151 k
Installed size: 483 k
Downloading Packages:
psmisc-23.1-5.el8.x86_64.rpm 62 kB/s | 151 kB 00:02
Original: https://www.cnblogs.com/marymary/p/16453366.html
Author: 溜溜威
Title: Linux进程管理
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