Linux—进程管理

Linux 进程管理

1、进程管理介绍

1.1 什么是进程？

进程（Process）是计算机中的 程序关于某 数据集合上的一次 运行活动，是系统进行 资源分配和调度的 基本单位，是操作系统结构的基础。
简而言之： 进程就是运行中的程序。

1.2 什么是程序？

程序是人使用 计算机语言编写的可以实现特定目的或解决特定问题的代码集合。

1.3 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

1.4 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

1. 5进程管理的作用

• 判断服务器健康状态：运维工程师最主要的工作就是保证服务器安全稳定的运行。理想的状态是，在服务器出现问题，但是还没有造成服务器宕机或停止服务时，就人为干预解决了问题。进程管理最主要的工作就是判断服务器当前运行是否健康，是否需要人为干预。如果服务器的 CPU 占用率、内存占用率过高，就需要人为介入解决问题了。
• 查看系统中所有的进程：我们需要查看系统中所有正在运行的进程，通过这些进程可以判断系统中运行了哪些服务，是否有非法服务运行。
• 杀死进程：这是进程管理中最不常用的手段，当我需要停止服务时，会通过正确关闭命令来停止服务（如 apache 服务可以通过 systemctl stop apache 来关闭）。只有当正常终止进程的手段失效的情况下，才会考虑使用 kill 命令杀死进程（你不是杀手，不要什么进程都用 kill来终止，否则非常容易导致服务器崩溃）。

1.6 进程的生命周期

当程序运行的时候会由父进程通过fock创建子进程来处理任务；子进程被创建后开始处理任务，当任务处理完毕后就会退出，然后子进程会通知父进程来回收资源；如果子进程处理任务期间，父进程意外终止了，那么这个子进程就变成了僵尸进程。

1.7 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

1.8 进程状态

Excuting                    //运行态
Ready                       //中断态，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

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

2、进程优先级

2.1 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.

2.2 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

2.3 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

2.4 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

2.5 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

3、系统状态和进程管理

3.1 ps命令

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

ps支持的选项格式：

• 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

注意：

• 加了 [ ] 的，表示内核进程
• exiting或defunct表示僵尸进程

[root@zsl ~]# ps aux
#查看系统中所有进程，使用BSD操作系统格式

[root@zsl ~]# ps -ef    /常用的选项ps -ef
#查看系统中所有进程，使用Linux标准命令格式。

选项：
a：   //显示一个终端的所有进程，除了会话引线
u：   //显示进程的归属用户及内存的使用情况
x：   //显示没有控制终端的进程
f:  //查看进程父子关系
k:  //根据进程属性排序，加-表示倒序

-e      //显示所有进程，与-A效果相同
-f      //显示更详细的完整格式的进程信息
-l      //显示更多信息
-u      //显示指定用户启动的进程
-o      //根据自己的需要选择要显示的字段

[root@zsl ~]# ps auxk -%cpu     //根据CPU使用率进行排序，从高到低
USER         PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
rngd         883  2.9  0.8 160108  6512 ?        Ssl  14:02   0:02 /sbin/rngd -f --fill-watermark=0

[root@zsl ~]# ps -o pid,comm,ni     //表示只显示进程号，命令，nice值三个字段
    PID COMMAND          NI
   1507 bash              0
   1535 ps                0

ps aux输出结果

[root@zsl ~]# ps aux        #查看系统中所有的进程
USER         PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root           1  0.5  1.6 179140 13524 ?        Ss   14:02   0:01 /usr/lib/systemd/systemd --switched-ro
root           2  0.0  0.0      0     0 ?        S    14:02   0:00 [kthreadd]

输出 含义 USER 该进程是由哪个用户产生的； PID 进程的 ID 号； %CPU 该进程占用 CPU 资源的百分比，占用越高，进程越耗费资源； %MEM 该进程占用物理内存的百分比，占用越高，进程越耗费资源； VSZ 虚拟内存，该进程向系统申请的内存空间，单位 KB； RSS 物理内存，该进程实际使用的内存空间，单位 KB； TTY 该进程是在哪个终端中运行的。其中 tty1-tty7 代表本地控制台终端（可以通过alt+F1-F7 键切换不同的终端），tty1-tty6 是本地的字符界面终端，tty7 是图形终端。pts/0-255 代表虚拟终端，一般是远程连接的终端，第一个远程连接占用的是 pts/0 终端，第二个远程连接占用 pts/1，依次增长； STAT 进程状态； START 该进程的启动时间; TIME 该进程占用 CPU 的运算时间，注意不是系统时间; COMMAND 产生此进程的命令; STAT进程状态 状态含义 D 不可被唤醒的睡眠状态，通常用于 I/O 情况 R 该进程正在运行 S 该进程在睡眠状态，可被唤醒 T 暂停状态，可能是在后台暂停或进程在出错状态 X 死掉的进程（应该不会出现） Z 僵尸进程。进程已经终止，但是部分程序还在内存当中。 < 高优先级，S

Original: https://www.cnblogs.com/Alone-8712/p/16528278.html
Author: Alone-林
Title: Linux—进程管理