Linux系统进程管理及命令操作

进程的概念

1. 进程是什么
   进程是已启动的可执行程序的运行实例，进程有以下组成部分：
   • 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。
   程序： 二进制文件，静态 /usr/bin/passwd ,/usr/sbin/useradd
   进程： 是程序运行的过程， 动态，有生命周期及运行状态。

2. 进程的生命周期
   父进程复制自己的地址空间（fork）创建一个新的（子）进程结构。
   每个新进程分配一个，唯一的进程 ID （PID），满足跟踪安全性之需。
   任何进程都可以创建子进程。
   所有进程都是第一个系统进程的后代：
   Centos5/6系统进程: init
   Centos7系统进程: systemd

3. 进程状态产生的原因
   在多任务处理操作系统中，每个CPU（或核心）
   在一个时间点上只能处理一个进程。
   在进程运行时，它对CPU 时间和资源分配的要求会不断变化，
   从而为进程分配一个状态，它随着环境要求而改变。

4. 进程的状态
   

进程的管理

1.进程管理的目标

• PID,PPID
• 当前的进程状态
• 内存的分配情况
• CPU和已花费的实际时间
• 用户UID，它决定进程的特权
• 进程名称

2. 静态查看进程

• PS：precess status 进程 状态

[root@localhost ~]# ps  aux  |head -2
USER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root          1  1.7  0.2 193772  2624 ?        Ss   18:22   0:02 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 22

user：运行程序的用户账户名
PID：进程的序号，id，身份证号
%CPU：进程的cpu消耗百分比
%MEM:进程的内存消耗百分比
VSZ:虚拟内存占用大小
RSS:实际占用内存大小
TTY:进程开启的终端
STAT:当前进程的状态
START:进程开始的时间
TIME:进程CPU使用时间
COMMAND:执行命令的名字，进程文件  进程名  

• 进程的排序
  语法：ps aux --sort-%cpu
  以CPU占比降序排列（减号是降序）

[root@localhost ~]#  ps aux --sort -%cpu
USER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root       2123  1.7 18.6 3035224 185356 ?      Sl   18:23   0:24 /usr/bin/gnome-shell
root       1322  0.6  5.2 341880 52004 tty1     Ssl+ 18:22   0:09 /usr/bin/X :0 -background none -noreset -audit 4 -verbose -auth /r
root       2577  0.3  2.2 697884 22488 ?        Sl   18:23   0:04 /usr/libexec/gnome-terminal-server
root        726  0.2  0.1 324680  1868 ?        Ssl  18:22   0:02 /usr/bin/vmtoolsd
root       2388  0.2  0.9 640756  9760 ?        Sl   18:23   0:02 /usr/bin/vmtoolsd -n vmusr
root          1  0.1  0.4 193772  4424 ?        Ss   18:22   0:02 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 22
root        129  0.1  0.0      0     0 ?        S    18:22   0:01 [kworker/0:3]
root        768  0.1  0.0  90564   300 ?        Ss   18:22   0:01 /sbin/rngd -f

• 进程的父子关系
  语法：ps -ef
  观察PID PPID

[root@localhost ~]# ps  -ef
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root          1      0  0 18:22 ?        00:00:02 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 22
root          2      0  0 18:22 ?        00:00:00 [kthreadd]
root          4      2  0 18:22 ?        00:00:00 [kworker/0:0H]
root          6      2  0 18:22 ?        00:00:00 [ksoftirqd/0]
root          7      2  0 18:22 ?        00:00:00 [migration/0]
root          8      2  0 18:22 ?        00:00:00 [rcu_bh]
root          9      2  0 18:22 ?        00:00:01 [rcu_sched]

• 自定义显示字段
  语法：ps axo

[root@localhost ~]# ps axo user,pid,ppid,%mem,command |head -3 
USER        PID   PPID %MEM COMMAND
root          1      0  0.4 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 22
root          2      0  0.0 [kthreadd]

3. 动态查看进程top

• top 命令用于查看进程动态，即进程使用系统资源的情况

top - 11:45:08 up 18:54,  4 users,  load average: 0.05, 0.05, 0.05
Tasks: 176 total,   1 running, 175 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.0 us,  0.3 sy,  0.0 ni, 99.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  3865520 total,  1100000 free,   580268 used,  2185252 buff/cache
KiB Swap:  4063228 total,  4063228 free,        0 used.  2917828 avail Mem 

第一行：
第二行：

第三行：
第四行：

第五行：

PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND 

PID ,USER, %CPU, %MEM,TIME, COMMAND,上面有介绍此处省略。
VIRT：virtual memory usage 虚拟内存 （ 需要这些内存，但并没有占满。）
RES：resident memory usage 常驻内存 （用了多少内存）
SHR：shared memory 共享内存 （除了自身进程的共享内存，也包括其他进程的共享内存）

• top内部常用指令

h|?帮助
M 按内存的使用排序
P 按CPU使用排序
N 以PID的大小排序
< 向前
> 向后
z 彩色，Z设置彩色，使用数字调整*

• top技巧

动态查看进程 top，像windows的任务管理器
[root@localhost ~]# top          //回车，立刻刷新。按z彩色显示，按F，通过光标设置列的顺序。
[root@localhost ~]# top -d 1   //每1秒刷新。
[root@localhost ~]# top -d 1 -p 10126 查看指定进程的动态信息
[root@localhost ~]# top -d 1 -p 10126,1    查看10126和1号进程

4. 使用信号控制进程kill

• 信号的种类
  语法：kill - 数字

给进程发送信号(kill -l列出所有支持的信号)
[root@localhost ~]# kill -l 
编号 信号名
1) SIGHUP 重新加载配置
2) SIGINT 键盘中断Ctrl+C
3) SIGQUIT 键盘退出Ctrl+\，类似SIGINT
9) SIGKILL 强制终止，无条件
15) SIGTERM 终止（正常结束），缺省信号
18) SIGCONT 继续
19) SIGSTOP 暂停
20)SIGTSTP 键盘暂停Ctrl+Z

5. 进程的优先级nice

• 什么叫进程的优先级
  Linux 进程调度及多任务
  每个CPU在一个时间点上只能处理一个进程，通过时间片技术，来同时运行多个程序。
• 优先级范围和特性
  
  在top中显示的优先级有两个，PR值和nice值

NI: 实际nice值
PR（+20）: 将nice级别显示为映射到更大优先级队列，-20映射到0，+19映射到39

• 优先级的特性
  nice 值越高： 表示优先级越低，例如+19
  nice 值越低： 表示优先级越高，例如-20
• 查看进程的nice级别

[root@localhost ~]# ps axo pid,command,nice,cls --sort=-nice
  PID COMMAND                      NI CLS
   32 [khugepaged]                 19  TS
  747 /usr/sbin/alsactl -s -n 19   19  TS
 2390 /usr/libexec/tracker-extrac  19  TS
 2391 /usr/libexec/tracker-miner-  19  TS
 2392 /usr/libexec/tracker-miner-   - IDL
 2404 /usr/libexec/tracker-miner-   - IDL
   31 [ksmd]                        5  TS
  779 /usr/libexec/rtkit-daemon     1  TS
    1 /usr/lib/systemd/systemd --   0  TS
    2 [kthreadd]                    0  TS
    6 [ksoftirqd/0]                 0  TS
    7 [migration/0]                 -  FF

cls表示显示策略列
TS 表示该进程使用的调度策略为SCHED_OTHER
FF表示高级进程first in first out

• 启动具有不同nice级别的进程
  启动进程时，通常会继承父进程的 nice级别，默认为0。观察两个程序的不同nice值

启动不同nice

[root@localhost ~]# nice -n -5 sleep 6000 &
[1] 2220
[root@localhost ~]# nice -n -10 sleep 7000 &
[2] 2229
[root@localhost ~]# ps axo command,pid,nice | grep sleep
sleep 6000                    2220  -5
sleep 7000                    2229 -10
grep --color=auto sleep       2233   0

• 更改现有进程的nice级别

[root@localhost ~]# sleep 7000 &
[2] 2669
root@localhost ~]# renice -20 2669
2669
(进程 ID) 旧优先级为 0，新优先级为 -20

作业控制jobs

• 作业控制是一个命令行功能，也叫后台运行，主要有两个关键词。

foreground：前台进程：是在终端中运行的命令，占领终端。

background：后台进程：没有控制终端，它不需要终端的交互。看不见，但是在运行。

• 后台控制示例
  看一下占领前台的现象

[root@localhost ~]# sleep 2000

运行一个程序，当前终端无法输入，占领前台的现象，
大部分命令行输入已经无效。

运行后台程序

[root@localhost ~]# sleep 3000 &

ps查询所有程序

[root@localhost ~]# ps aux |grep sleep
root 8895 0.0 0.0 100900 556 pts/0 S 12:13 0:00 sleep 3000

jobs查看后台进程

[root@localhost ~]# jobs
[1]- Running sleep 3000 &

调动后台程序至前台

[root@localhost ~]# fg  1 //将作业1调回到前台

消灭后台进程

[root@qianfeng ~]# kill  %1
注意，“kill 1”   和   “kill   %1”  不同，
前者终止PID为1的进程，
后者杀死作业序号为1的后台程序。

& ：后台运行程序
jobs： 查询后台
kill %1 ： 停止后台进程

虚拟文件系统proc

• 虚拟文件系统：采集服务器自身 内核、进程运行的状态信息
• CPU /proc/cpuinfo

[root@localhost ~]# cat   /proc/cpuinfo
processor	: 0
vendor_id	: GenuineIntel
cpu family	: 6
model		: 60
model name	: Intel(R) Core(TM) i5-4200H CPU @ 2.80GHz
stepping	: 3
microcode	: 0x24
cpu MHz		: 2793.542
cache size	: 3072 KB
physical id	: 0
siblings	: 1
core id		: 0
cpu cores	: 1
apicid		: 0
initial apicid	: 0
fpu		: yes
fpu_exception	: yes
cpuid level	: 13
wp		: yes
flags		: fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 ss syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon nopl xtopology tsc_reliable nonstop_tsc eagerfpu pni pclmulqdq ssse3 fma cx16 pcid sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt tsc_deadline_timer aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm abm fsgsbase tsc_adjust bmi1 avx2 smep bmi2 invpcid xsaveopt arat
bogomips	: 5587.08
clflush size	: 64
cache_alignment	: 64
address sizes	: 43 bits physical, 48 bits virtual

• 内存 /proc/meminfo
• 内核 /proc/cmdline

[root@localhost ~]# cat /proc/cmdline 
BOOT_IMAGE=/vmlinuz-3.10.0-1062.el7.x86_64 root=/dev/mapper/centos-root ro crashkernel=auto rd.lvm.lv=centos/root rd.lvm.lv=centos/swap rhgb quiet LANG=zh_CN.UTF-8

cpuinfo：CPU的硬件信息 (型号, 家族, 缓存大小等)
meminfo：物理内存、交换空间等的信息，系统内存占用情况，对应df命令
cmdline：系统启动时输入给内核命令行参数