Linux进程管理

博文结构
什么是程序
工作管理
程序管理

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一.什么是程序

1.在 Linux 系统当中： “ 触发任何一个事件时，系统都会将他定义成为一个程序，并且给予这个程序一个 ID ，称为 PID ，同时依据启发这个程序的使用者与相关属性关系，给予这个 PID 一组有效的权限设置。

2.程序与进程 （ process & program ）

执行一个程序或指令 ” 就可以触发一个事件而取得一个 PID 啰！我们说过，系统应该是仅认识 binary file 的，那么当我们要让系统工作的时候，当然就是需要启动一个 binary file ，那个 binary file 就是程序 （ program ）

如上图所示，程序一般是放置在实体磁盘中，然后通过使用者的执行来触发。触发后会载入到内存中成为一个个体，那就是程序。 为了操作系统可管理这个程序，因此程序有给予执行者的权限 / 属性等参数，并包括程序所需要的指令码与数据或文件数据等， 最后再给予一个 PID 。系统就是通过这个 PID 来判断该 process 是否具有权限进行工作的

• 程序 （ program ）：通常为 binary program ，放置在储存媒体中 （如硬盘、光盘、软盘、磁带等）， 为实体文件的型态存在；

• 进程 （ process ）：程序被触发后，执行者的权限与属性、程序的程序码与所需数据等都会被载入内存中， 操作系统并给予这个内存内的单元一个识别码 （ PID ），可以说，进程就是一个正在运行中的程序。

• 子程序与父程序：程序彼此之间是有相关性的！以上面的图示来看，连续执行两个 bash 后，第二个 bash的父程序就是前一个 bash 。因为每个程序都有一个 PID ，那某个程序的父程序该如何判断？就通过 Parent PID（ PPID ）来判断即可。
  

• fork and exec ：程序调用的流程
  其实子程序与父程序之间的关系还挺复杂的，最大的复杂点在于程序互相之间的调用。在 Linux 的程序调用通常称为 fork-and-exec 的流程程序都会借由父程序以复制 （ fork ）的方式产生一个一模一样的子程序， 然后被复制出来的子程序再以 exec的方式来执行实际要进行的程序，最终就成为一个子程序的存在。

如图：

（1 ）系统先以 fork 的方式复制一个与父程序相同的暂存程序，这个程序与父程序唯一的差别就是 PID 不同！ 但是这个暂存程序还会多一个 PPID 的参数，PPID 如前所述，就是父程序的程序识别码啦！然后
（ 2 ）暂存程序开始以 exec 的方式载入实际要执行的程序，以上述图示来讲，新的程序名称为 qqq ，最终子程序的程序码就会变成 qqq 了！

二.工作管理

• 这个工作管理 （ job control ） 是用在 bash 环境下的，也就是说： “ 当我们登陆系统取得 bash shell 之后，在单一终端机接口下同时进行多个工作的行为管理 ” 。举例来说，我们在登陆 bash 后， 想要一边复制文件、一边进行数据搜寻、一边进行编译，还可以一边进行 vim 程序撰写！ 当然我们可以重复登陆那六个命令行的终端机环境中

• 要进行 bash 的工作管理必须要注意到的限制是：

这些工作所触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：可以自行运行的工作，你无法使用 [ctrl]+c 终止他，可使用 bg/fg 调用该工作；
背景中 “ 执行 ” 的程序不能等待 terminal（终端）/shell 的输入（ input ）

例如：可以隐藏执行程序

[root@localhost ~]# tar -zpcf /tmp/etc.tar.gz /etc/&
[1] 3433            \\PID

• 观察目前的背景工作状态： jobs

[root@localhost ~]# jobs
参数如下：
-l ： 除了列出job number与指令串之外，还列出PID
-r :   仅列出正在背景run的工作
- s :仅列出正在背景当中暂停（stop）  的工作
[root@localhost ~]# jobs -l
[1]-  3516 停止                  vim aaa
[2]+  3520 停止                  vim abbb

• 将背景工作拿到前景来处理： fg

[root@localhost ~]# fg %1

选项与参数:
%jobnumber : jobnumber为工作号码（数字），注意，那个%是可有可无的

• 让工作在背景下的状态变成运行中： bg

举例：执行如下命令后，立刻丢掉背景去工作

[root@localhost ~]# find / -perm /7000 > /tmp/test.txt     \\查询过程中按下ctrl+z暂停
find: ‘/proc/3585/task/3585/fd/6’: 没有那个文件或目录
find: ‘/proc/3585/task/3585/fdinfo/6’: 没有那个文件或目录
find: ‘/proc/3585/fd/6’: 没有那个文件或目录
find: ‘/proc/3585/fdinfo/6’: 没有那个文件或目录
[3]+  已停止               find / -perm /7000 > /tmp/test.txt
[root@localhost ~]# jobs   \\查看一下
[1]-  已停止               vim aaa
[2]   已停止               vim abbb
[3]+  已停止               find / -perm /7000 > /tmp/test.txt

• 管理背景当中的工作： kill

[root@localhost ~]# kill -signal %jobnumber    \\命令格式
[root@localhost ~]# kill -l
选项与参数
-l ：这个是L的小写，列出目前kill能够使用的讯号有哪些
signal ：代表给与后面接的那个工作什么样的指示
-1 : 重新读取一次参数的配置文件类似（reload）
-2 : 代表与由键盘输入【ctrl】-c同样的动作
-9 ： 立刻强制删除一个工作
-15 ： 以正常的程序方式终止一项工作，与-9不一样
例如：
[root@localhost ~]# kill -9 %2
[2]   已杀死               vim abbb

• ps ：将某个时间点的程序运行情况撷取下来

[root@localhost ~]# ps aux     \\观察系统所有的程序数据
[root@localhost ~]# ps -lA       \\也是能够观察所有系统数据
[root@localhost ~]# ps axjf       \\连同部分程序树状态
选项与参数：
-A :所有的process :均显示出来，与-e具有同样的效用;
-a :不与terminal 有关的所有process ;
-u :有效使用者( effective user)相关的process ;
-x:通常与a这个参数一起使用，可列出较完整信息。
输出长格式规则：
1 :较长、较详细的将该PID的的信息列出;
j :工作的格式( jobs format )
-f:做一个更为完整的输出。0

• 仅观察自己的 bash 相关程序： ps -l

[root@localhost ~]# ps -l
F S   UID    PID   PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
4 S     0   3373   3368  0  80   0 - 29191 wait   pts/0    00:00:00 bash
4 T     0   3516   3373  0  80   0 - 37936 signal pts/0    00:00:00 vim
4 T     0   3585   3373  0  80   0 - 30320 signal pts/0    00:00:00 find
0 R     0   3852   3373  0  80   0 - 37233 -      pts/0    00:00:00 ps

F ：代表这个程序旗标 （ process flags ），说明这个程序的总结权限，常见号码有：
若为 4 表示此程序的权限为 root ；
若为 1 则表示此子程序仅进行复制（ fork ）而没有实际执行（ exec ）。
S ：代表这个程序的状态 （ STAT ），主要的状态有：
R（ Running ）：该程序正在运行中；
S（ Sleep ）：该程序目前正在睡眠状态（ idle ），但可以被唤醒（ 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 的情况（ ex> 打印）
T：停止状态（ stop ），可能是在工作控制（背景暂停）或除错 （ traced ） 状态；
Z（ Zombie ）：僵尸状态，程序已经终止但却无法被移除至内存外。
UID/PID/PPID：代表 “ 此程序被该 UID 所拥有 / 程序的 PID 号码 / 此程序的父程序 PID 号码 ”
C：代表 CPU 使用率，单位为百分比；
PRI/NI： Priority/Nice 的缩写，代表此程序被 CPU 所执行的优先顺序，数值越小代表该程序越快被 CPU 执行。详细的 PRI与 NI 将在下一小节说明。
ADDR/SZ/WCHAN ：都与内存有关， ADDR 是 kernel function 
TTY：登陆者的终端机位置，若为远端登陆则使用动态终端接口 （ pts/n ）；
TIME：使用掉的 CPU 时间，注意，是此程序实际花费 CPU 运行的时间，而不是系统时间；
CMD：就是 command 的缩写，造成此程序的触发程序之指令为何

• 观察系统所有程序： ps aux

[root@localhost ~]# ps -aux
USER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root          1  0.0  0.3 125288  3832 ?        Ss   21:36   0:01 /usr/lib/systemd/syst
root          2  0.0  0.0      0     0 ?        S    21:36   0:00 [kthreadd]
root          3  0.0  0.0      0     0 ?        S    21:36   0:00 [ksoftirqd/0]
root          6  0.0  0.0      0     0 ?        S    21:36   0:00 [kworker/u256:0]
root          7  0.0  0.0      0     0 ?        S    21:36   0:00 [migration/0]
root          8  0.0  0.0      0     0 ?        S    21:36   0:00 [rcu_bh]
root          9  0.0  0.0      0     0 ?        R    21:36   0:00 [rcu_sched]
............................
USER ：该 process 属于那个使用者帐号的？
PID ：该 process 的程序识别码。
%CPU ：该 process 使用掉的 CPU 资源百分比；
%MEM ：该 process 所占用的实体内存百分比；
VSZ ：该 process 使用掉的虚拟内存量 （ KBytes ）
RSS ：该 process 占用的固定的内存量 （ KBytes ）
TTY ：该 process 是在那个终端机上面运行
STAT ：该程序目前的状态，状态显示与 ps -l 的 S 旗标相同 （ R/S/T/Z ）
START ：该 process 被触发启动的时间；
TIME ：该 process 实际使用 CPU 运行的时间。
COMMAND ：该程序的实际指令

[root@localhost ~]# ps -lA
F S   UID    PID   PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
4 S     0      1      0  0  80   0 - 31322 ep_pol ?        00:00:01 systemd
1 S     0      2      0  0  80   0 -     0 kthrea ?        00:00:00 kthreadd
1 S     0      3      2  0  80   0 -     0 smpboo ?        00:00:00 ksoftirqd/0
1 S     0      6      2  0  80   0 -     0 worker ?        00:00:00 kworker/u256:0
..................................
可以发现每个字段与ps -l 的输出情况相同，但显示的程序则包括系统所的程序有

• top ：动态观察程序的变化

选项与参数:
-d :后面可以接秒数，就是整个程序画面更新的秒数。默认是5秒;
-b :以批次的方式执行top，还有更多的参数可以使用喔!通常会搭配数据流重响来将批次的结果输出成为文件。
-n:与-b搭配，意义是，需要进行几次top的输出结果。
p :指定某些个PID来进行观察监测而已。在top执行过程当中可以使用的按键指令:
? :示在top 当中可以输入的按键指令;
P :以CPU的使用资源排序显示;
M :以Memory的使用资源排序显示;
N :以PID来排序
T :由该Process使用的CPU时间累积(TIME+) 排序。
k :给予某个PID一个讯号( signa1)
r：给予某个PID重新制订一个nice值。
q。开top软件的按键。

[root@localhost ~]# top -d 2   \\在里面按下r，则会输入东西
top - 22:12:54 up 35 min,  2 users,  load average: 0.27, 0.20, 0.14
Tasks: 172 total,   2 running, 168 sleeping,   2 stopped,   0 zombie
%Cpu(s): 12.8 us,  2.1 sy,  0.0 ni, 85.1 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :   999936 total,    76540 free,   540976 used,   382420 buff/cache
KiB Swap:  2097148 total,  2094632 free,     2516 used.   233744 avail Mem 

   PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND           
  2867 root      20   0 1484940 170296  49456 S  6.5 17.0   0:30.15 gnome-shell       
  1747 root      20   0  215824  26092  10428 R  4.0  2.6   0:11.07 Xorg              
  3368 root      20   0  574040  23780  14652 S  2.0  2.4   0:06.29 gnome-terminal-   
  2833 root      20   0 1094016  24516  15828 S  1.5  2.5   0:00.73 gnome-settings-   
  2904 root      20   0  574456   8876   5320 S  1.0  0.9   0:01.23 caribou           
   676 root      20   0    4368    592    496 S  0.5  0.1   0:01.79 rngd              
  2654 root      20   0   27644   1844    620 S  0.5  0.2   0:00.30 dbus-daemon       
  2821 root      20   0  201268   3428   2768 S  0.5  0.3   0:00.31 at-spi2-registr   
 43813 root      20   0  157708   2288   1584 R  0.5  0.2   0:00.03 top               
     1 root      20   0  125288   3832   2404 S  0.0  0.4   0:01.70 systemd           ..........................

top主要分为两个画面，上面的画面为整个系统的资源使用状态，基本上总共有六行，显示的内容依序是： 

第一行（ top...） ：目前的时间，亦即是 10:52:16 那个项目；
开机到目前为止所经过的时间，亦即是 up 1:40, 那个项目；
已经登陆系统的使用者人数，亦即是 2 users, 项目；
系统在 1, 5, 15 分钟的平均工作负载

第二行（ Tasks... ）：显示的是目前程序的总量与个别程序在什么状态（ running, sleeping, stopped, zombie ）

第三行（ %Cpus... ）：显示的是 CPU 的整体负载
6.7% us — 用户空间占用CPU的百分比。
0.4% sy — 内核空间占用CPU的百分比。
0.0% ni — 改变过优先级的进程占用CPU的百分比
92.9% id — 空闲CPU百分比
0.0% wa — IO等待占用CPU的百分比
0.0% hi — 硬中断（Hardware IRQ）占用CPU的百分比
0.0% si — 软中断（Software Interrupts）占用CPU的百分比
0.0% st ---虚拟cpu等待实际cpu的时间百分比

第四行：内存状态
8306544k total — 物理内存总量（8GB）
7775876k used — 使用中的内存总量（7.7GB）
530668k free — 空闲内存总量（530M）
79236k buffers — 缓存的内存量 （79M）

第五行：swap交换分区
2031608k total — 交换区总量（2GB）
2556k used — 使用的交换区总量（2.5M）
2029052k free — 空闲交换区总量（2GB）
4231276k cached — 缓冲的交换区总量（4GB）

第六行：这个是当在 top 程序当中输入指令时，显示状态的地方。
PID ：每个 process 的 ID 啦！
USER ：该 process 所属的使用者；
PR ： Priority 的简写，程序的优先执行顺序，越小越早被执行；
NI ： Nice 的简写，与 Priority 有关，也是越小越早被执行；
%CPU ： CPU 的使用率；
%MEM ：内存的使用率；
TIME+ ： CPU 使用时间的累加；

[root@localhost ~]# top -b -n 2 > /tmp/123.txt
将top的信息进行2次，然后将结果输出到/tmp/123.txt文件中
[root@localhost ~]# cat /tmp/123.txt 

• pstree

选项与参数:

-A :各程序树之间的连接以ASCII 字符来连接;
-U :各程序树之间的连接以万国码的字符来连接。在某些终端接口下可能会有错误;
P :并同时列出每个process 的PID;
u :并同时列出每个process的所属帐号名称。