十、进程管理

什么是进程？
进程（Process）是一个程序在其自身的虚拟地址空间的一次执行活动。之所以要创建进程，就是为了使
多个程序可以并发的执行，从而提高系统的资源利用率和吞吐量。简单来说进程就是一个程序的执行活动。

进程和程序有什么不同？
程序：只是一个静态的指令集合；而进程是一个程序的动态执行过程，它具有生命周期，是动态的产生和消亡的。

进程：是资源申请、调度和独立运行的单位，因此，它使用系统中的运行资源；而程序不能申请系统资源、不能被系统调度、
也不能作为独立运行的单位，因此，它不占系统的运行资源。

程序和进程无一 一对应关系。一方面一个程序可以由多个进程所公用，即一个程序正在运行过程中可以产生多个进程；另一方面，一个进程在生命期内可以顺序的执行若干个程序。

进程的属性
在linux系统中总有很多进程同时在运行，每一个进程都有一个识别号，叫做PID（Process ID），用以区分不同的进程。每个进程都有一个ID号，可以通过ps命令看出来

  可以用echo $$，查看shell和子shell
  [root@Lyon ~]# echo $$    第一个$代表变量   ，第二个$变量值，此$代表当前shell的进程号
  2943
  [root@Lyon~]# bash     进入子shell
  [root@Lyon~]# echo $$
  2983                 进程号和父进程的不一样

查看系统进程树

[root@Lyon~]# pstree  -p
systemd(1)─┬─ModemManager(909)─┬─{ModemManager}(938)
           │                   └─{ModemManager}(964)

systemd 是系统开启的第一个进程，是所有进程的父进程，它的进程号为1。
通常杀死子进程不影响父进程，杀死父进程会影响子进程，而且systemd这个进程不能被杀死，除非关机或重启。

硬盘、进程、内存、CPU之间的关系
人生三大错觉之中的一个：QQ、暴风影音、浏览器等能够一起执行。难道进程是并行执行的.非也非也.对于单CPU系统来说在某一时刻，仅仅能有一个进程处于执行状态，占有CPU的使用权，其它进程都处于其它状态，等待系统资源，各进程依据调度算法在某些状态之间不停地的切换.但因为CPU处理效率较快，使用户感觉不到当中的变化.

进程的状态
R (TASK_RUNNING)，可执行状态。
S (TASK_INTERRUPTIBLE)，可中断的睡眠状态
D (TASK_UNINTERRUPTIBLE)，不可中断的睡眠状态
T (TASK_STOPPED or TASK_TRACED)，暂停状态或跟踪状态。
Z (TASK_DEAD – EXIT_ZOMBIE)，退出状态，进程成为僵尸进程。
X (TASK_DEAD – EXIT_DEAD)，退出状态，进程即将被销毁。

R (TASK_RUNNING)，可执行状态。

正在运行或处于就绪状态：就绪状态是指进程申请到了CPU以外的其它全部资源。
实验：
打开火狐浏览器后用top命令查看状态

S (TASK_INTERRUPTIBLE)，可中断的睡眠状态 浅度睡眠

处于等待队伍中，等待资源有效时唤醒（比方等待键盘输入、socket连接、信号等等
实验：
打开火狐浏览器后用top命令查看状态

D (TASK_UNINTERRUPTIBLE)，不可中断的睡眠状态 深度睡眠

于等待队伍中，等待资源有效时唤醒（比方等待键盘输入、socket连接、信号等等），但不能够被中断唤醒.

实验：
打开火狐浏览器后用top命令查看状态

T (TASK_STOPPED or TASK_TRACED)，暂停状态或跟踪状态。

进程被外部程序暂停（如收到SIGSTOP信号，进程会进入到TASK_STOPPED状态），当再次同意时继续运行（进程收到SIGCONT信号，进入TASK_RUNNING状态）。
暂停jobs任务

Z (TASK_DEAD – EXIT_ZOMBIE)，退出状态，进程成为僵尸进程。

僵死状态。进程资源用户空间被释放，但内核中的进程PCB并没有释放。等待父进程回收

X (TASK_DEAD – EXIT_DEAD)，退出状态，进程即将被销毁。

正常退出

进程调度流程

查看进程
学习进程管理的目标：
1、查看系统当前进程，是否有资源使用过高的进程
2、通过调整进程优先级来让程序优先执行
3、对崩溃的滞留在内存中的程序如何处理

常用命令
PS：静态方式列出进程信息
top：动态方式列出进程信息

PS：
ps -l 查看自己bash程序

vim file1 &
ps -l

F：代表这个程序标记
4:表示程序权限为root
1:表示子程序仅进行复制fork而没有实际执行exec
S：代表这个程序的状态STAT，进程状态共5种。
R （running）：该程序正在运行：
S（sleep）：程序是睡眠状态idle，可以被唤醒（signal）
D：不可被唤醒的睡眠状态，通常这支程序可能在等待I／O。
T：停止状态（stop），可能是jobs后台程序或traced追踪状态
Z（Zombie）：僵尸状态，程序已终止但是在内存中无法移除。
UID／PID／PPID：所有者／进程ID／此程序父进程ID
C：cpu使用率，单位为百分比
PRI／NI ：priority／Nice的缩写，代表程序被cpu执行的优先顺序，越小，越先被执行
ADDR／SZ／WCHAN：ADDR与内存有关，如果状态是运行的程序running，一般显示 – 。SZ代表程序使用了多少内存。WCHAN表示程序是否在运行，如果是用 – 表示。
TTY：登录着的终端机位置
TIME：花费cpu运行程序时间
CMD：

ps -ef 列出所有进程及相信信息 比ps -l详细
ps -A 显示所有进程
ps -e 此参数的效果和指定”A”参数相同。
f 以进程树的形式显示

[kiosk@Lyon~]$ ps -ef
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root          1      0  0 22:39 ?        00:00:03 /usr/lib/systemd/systemd --switche
root          2      0  0 22:39 ?        00:00:00 [kthreadd]

ps aux 查看所有系统运行程序
a 显示现行终端机下的所有程序，包括其他用户的程序。
u 以用户为主的格式来显示程序状况。
x 显示所有程序，不以终端机来区分。

yum repolist all
yum install -y httpd
systemctl start httpd
systemctl status httpd
ps aux
ps aux | grep httpd

top：
1、命令选项：
-d: 屏幕刷新间隔时间 top -d second

2、命令中的快捷键：
h显示快捷键帮助
k终止一个进程 进程号 9
q退出程序
r重新安排一个进展的优先等级
s更改刷新间隔时间，单位秒
l切换显示平均负载和启动时间信息
m切换显示内存信息
t切换显示进程和CPU状态信息
c切换显示命令名称和完整命令行
M根据内存使用大小排序
P根据CPU使用率进行排序（默认排序）
T根据时间/渐进时间进行排序
1展开多核cpu显示

3、top内容说明
top-系统当前时间
系统已开机多长期
用户当前用户数
load average cpu平均负载，三个数值分别为，1分钟，5分钟，15分钟
任务系统当前进程数，总计：总进程数，运行：正在运行的进程数，睡觉：睡眠的进程数，已停止：停止的进程数，僵尸：僵尸进程数
％Cpu（s）cpu使用率，我们：用户使用cpu百分百，sy：系统内核使用cpu百分百，id：剩余的cpu百分百
Mem内存使用信息，总计：总内存大小，可用：已缓存的内存，已使用：已使用的内存，buff / cache：缓存的内存大小
交换虚拟内存信息
PID进程ID
用户进程所有者
PR优先级
NI nice值，负值表示高优先级，正值表示低优先级
VIRT进程使用的虚拟内存数量
RES进程使用的物理内存大小
SHR共享内存大小
S进程状态，D：不可中断的睡眠状态，R：运行，S：睡眠，T：跟踪/停止，Z：僵尸进程
％CPU进程使用的CPU占用百分比
％MEM进程使用的物理内存百分比
TIME +进展使用的CPU时间总计
COMMAND命令名

杀死进程：
kill 信号编号 PID
-1：重新加载
-9：强制杀死
-15：正常退出

[root@Lyon mnt]# ps aux | grep vim
root       7258  0.0  0.4  33972  8152 pts/1    T    22:18   0:00 vim file
root       7490  0.0  0.0  12320  1076 pts/0    S+   22:32   0:00 grep --color=auto vim
[root@Lyon mnt]# kill -9 7258
[root@Lyon mnt]# ps aux | grep vim
root       7504  0.0  0.0  12320  1056 pts/0    R+   22:32   0:00 grep --color=auto vim

killall 进程名称

[root@Lyon mnt]# ps aux  | grep httpd
root       6424  0.0  0.6 273848 10816 ?        Ss   21:47   0:00 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
apache     6426  0.0  0.4 286064  8312 ?        S    21:47   0:00 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
apache     6429  0.0  0.5 1474980 9652 ?        Sl   21:47   0:00 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
apache     6430  0.0  0.5 1343852 9652 ?        Sl   21:47   0:00 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
apache     6431  0.0  0.5 1343852 9652 ?        Sl   21:47   0:00 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
root       7544  0.0  0.0  12320  1028 pts/0    R+   22:32   0:00 grep --color=auto httpd
[root@Lyon mnt]# killall httpd
[root@Lyon mnt]# ps aux  | grep httpd
root       7570  0.0  0.0  12320  1072 pts/0    R+   22:34   0:00 grep --color=auto httpd

[root@Lyon mnt]# pgrep vim | xargs kill -9

备注：
Linux中的buff/cache内存
我们用free、top等相关能够查询到当前内存的使用情况的命令时，总会有一个buff/cache让我们很困惑。
buffer
即写如磁盘时，先保存到磁盘缓冲区(buffer)，然后再写入到磁盘。
cache
即读磁盘时，数据从磁盘读出后，暂留在缓冲区(cache)，为后续程序的使用做准备。
如何划分buffer/cache（已使用 or 空闲）
操作系统的角度：这块内存确实被操作系统使用了。
用户角度：如果用户要使用，这块内存是可以很快被回收而被用户空间程序使用，因此从用户角度而言这块内存应被划为空闲状态。
Linux这种机制的好处
这是Linux一种非常优秀的设计，目的就是为了提升磁盘IO的性能，从低速的块设备上读取的数据会暂时保存在内存中，即使数据在当时已经不再需要了，但在应用程序下一次访问该数据时，它可以从内存中直接读取，绕开了低速的块设备，从而提高系统的整体性能。
为了提高系统性能和不浪费内存，linux把多的内存做了cache，以提高io速度.你的那些内存并没有被占用。

Linux的工作调度 jobs
由于linux是一个多人多任务的操作系统，所以用户在使用linux的时候就会出现有些工作我们需要盯着完成的进度，而有些工作我们直接放在后台执行就可以了，这里我们就涉及到任务的前后台执行问题，那么如何将一个任务放到后台执行?

[root@Lyon ~]# firefox &     #&符号是将进程放入后台执行
[1] 9283
[root@Lyon ~]# jobs          #查看后台任务
[1]+  运行中               firefox &
结论，程序在后台运行，不影响命令提示符

工作管理job control
通过job control在一个bash环境下执行多个任务。
我们无法将tty1的任务放到tty2的下面执行。
假设我们只有一个终端界面的话。因此可以出现命令提示符的界面我们称为前景foreground，至于其他工作可以放入背景background取暂停或工作。放入到背景的工作比如vim是不能够执行的，也不能用ctrl+c来终止。

需要注意的点：
这些工作出发的程序必须来自于你shell的子程序（只管理自己的bash）；
前景：你可以控制与下达指令的这个环境称为前景的工作（foreground）；
背景：可以自行运作的工作，你无法使用ctrl+c终止它，可以使用bg／fg呼叫该工作；
背景中：’执行’的程序不能等待terminal／shell的输出input

例子：
1、tar -zpcf /tmp/etc.tar.gz /etc &
[root@Lyon 桌面]# tar -zpcf /tmp/etc.tar.gz /etc &
[1] 10502 1是工作编号，10502是进程号
[1]+ Done tar -zpcf /tmp/etc.tar.gz /etc 出现Done表示此任务以完成

将工作中的任务放到背景里jobs
执行两个命令
vim ～／.bashrc 执行后安ctrl+z
find ／ print 执行后按ctrl+z

jobs 查看背景中的任务
选项：
-l 显示PID
-r 显示正在running的任务
-s 显示stop的任务

fg %任务编号 将后台调到前台
bg %任务编号 让在后台的任务在背景运行
kill -9 %任务编号

[root@Lyon ~]# dd if=/dev/zero of=/bigfile bs=1M count=4000      #按ctrl+z 手动切入后台
^Z
[4]+  已停止               dd if=/dev/zero of=/bigfile bs=1M count=4000
[root@Lyon ~]# jobs
[1]   运行中               firefox &
[2]   已停止               vim 1.sh
[3]-  已停止               vim 2.sh
[4]+  已停止               dd if=/dev/zero of=/bigfile bs=1M count=4000    #手动切入的任务会暂停
[root@Lyon ~]# jobs -l
[1]   9283 运行中               firefox &
[2]   9689 停止 (tty 输出)     vim 1.sh
[3]-  9808 停止                  vim 2.sh
[4]+  9839 停止                  dd if=/dev/zero of=/bigfile bs=1M count=4000
[root@Lyon ~]# jobs -r
[1]   运行中               firefox &
[root@Lyon ~]# jobs -s
[2]   已停止               vim 1.sh
[3]-  已停止               vim 2.sh
[4]+  已停止               dd if=/dev/zero of=/bigfile bs=1M count=4000
[root@Lyon ~]# bg %4      #后台任务继续运行
[4]+ dd if=/dev/zero of=/bigfile bs=1M count=4000 &
[root@Lyon ~]# jobs
[1]   运行中               firefox &
[2]-  已停止               vim 1.sh
[3]+  已停止               vim 2.sh
[4]   运行中               dd if=/dev/zero of=/bigfile bs=1M count=4000 &
[root@Lyon ~]# 记录了4000+0 的读入
记录了4000+0 的写出
4194304000 bytes (4.2 GB, 3.9 GiB) copied, 178.781 s, 23.5 MB/s

[4]   已完成               dd if=/dev/zero of=/bigfile bs=1M count=4000
[root@Lyon ~]# fg %2     #后台任务调入前台
vim 1.sh
[root@Lyon ~]# jobs
[1]-  运行中               firefox &
[3]+  已停止               vim 2.sh
[root@Lyon ~]# kill -9 %3     #杀死后台任务
[3]+  已杀死               vim 2.sh

[root@Lyon ~]# jobs
[1]+  运行中               firefox &

nice值
PRI：系统给予的优先级不能人为修改
NI：nice值，可以认为更改范围-20～19
1 root可以更改自己或他人程序的Nice值范围-20～19
2、一般用户仅可调整自己的Nice值范围0-19
3、一般用户仅可以将nice值越调越高

最后优先级公式：PRI（新）=PRI（旧）+nice值

优先级越低越先执行

调整nice值指令：
系统设置的nice值用：nice命令
已有被指定的nice值用：renice命令

语法：
nice -n 数字 command
-n 后面可以接一个数字范围-20～19

nice -n -5 vi & 开启一个进程并且设定nice值
renice 10 20485 修改一个已经运行的程序

范例：
nice -n -5 vi &
[root@Lyon 桌面]# ps -l
F S   UID   PID  PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
4 S     0 18949 18947  0  80   0 -  1719 -      pts/0    00:00:00 bash
4 T     0 20485 18949  0  75  -5 -  1700 -      pts/0    00:00:00 vi
0 T     0 20490 18949  0  80   0 -  1700 -      pts/0    00:00:00 vi
4 R     0 20491 18949  0  80   0 -  1624 -      pts/0    00:00:00 ps

renice 10 进程号 ，那么修改后数值直接变成默认值80+10

[root@Lyon 桌面]# renice 10 20485
20485: old priority -5, new priority 10
[root@Lyon 桌面]# ps -l
F S   UID   PID  PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
4 S     0 18949 18947  0  80   0 -  1719 -      pts/0    00:00:00 bash
4 T     0 20485 18949  0  90  10 -  1700 -      pts/0    00:00:00 vi
0 T     0 20490 18949  0  80   0 -  1700 -      pts/0    00:00:00 vi
4 R     0 20778 18949  3  80   0 -  1625 -      pts/0    00:00:00 ps

Original: https://www.cnblogs.com/wang-yongxu/p/16449576.html
Author: Lyon-w
Title: 十、进程管理