第十章-Linux系统进程管理
(上课时间2021-06-28，笔记整理时间2021-07-03)
本节所讲内容：
10.1 进程概述和 ps 查看进程工具
10.2 uptime 查看系统负载-top 动态管理进程
10.3 前后台进程切换-nice 进程优先级-实战 screen 后台执行命令
10.1 进程概述和 ps 管理进程
10.1.1 什么是进程？
进程： 是程序运行的过程， 动态，有生命周期及运行状态，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
线程：进程和线程都是由操作系统所体现的程序运行的基本单元，系统利用该基本单元实现系统对应用的并发性。进程和线程的区别在于：简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。
程序： 二进制文件（程序即二进制文件），静态实体 /bin/date,/usr/sbin/sshd
下图所示的是进程的生命周期：
父进程复制自己的地址空间（fork [fɔ:k] 分叉）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。PID 和 父进程 ID （PPID）是子进程环境的元素，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 或 6PID 为 1 的进程是： init
centos7 PID 为 1 的进程是： systemd
centso8 PID 为 1 的进程是： systemd
僵尸进程：一个进程使用 fork 创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用 wait 或waitpid 获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵尸进程。
父进程退出了， 子进程没有退出， 那么这些子进程就没有父进程来管理，就变成僵尸进程。
10.1. 2 进程的属性
进程 ID（PID)：是唯一的数值，用来区分进程
父进程的 ID（PPID)
启动进程的用户 ID（UID）和所归属的组（GID）
进程状态：状态分为运行 R（running）、休眠 S（sleep）、僵尸 Z（zombie）
进程执行的优先级
进程所连接的终端名
进程资源占用：比如占用资源大小（内存、CPU 占用量）
10.1.3 使用 ps 查看进程工具
1、ps 查看进程工具
常用的参数：
a: 显示跟当前终端关联的所有进程
u: 基于用户的格式显示（U: 显示某用户 ID 所有的进程）
x: 显示所有进程，不以终端机来区分
[root@Centos83 ~]# ps -aux | more # ps常用的参数
最后一列[xxxx] 使用方括号括起来的进程是内核态的进程。 没有括起来的是用户态进程。
上面的参数输出每列含意：
USER: 启动这些进程的用户
PID: 进程的 ID
%CPU 进程占用的 CPU 百分比；
%MEM 占用内存的百分比；
VSZ：进程占用的虚拟内存大小（单位：KB）
RSS：进程占用的物理内存大小（单位：KB）
STAT：该程序目前的状态，Linux 进程有 5 种基本状态：
R ：该程序目前正在运行，或者是可被运行；
S ：该程序目前正在睡眠当中 (可说是 idle 状态啦！)，但可被某些讯号(signal) 唤醒。
T ：该程序目前正在侦测或者是停止了；
Z ：该程序应该已经终止，但是其父程序却无法正常的终止他，造成 zombie (疆尸) 程序的状态
D :不可中断状态.
5 个基本状态后，还可以加一些字母，比如：Ss、Ssl，如下图：
它们含意如下:
<: 表示进程运行在高优先级上
N: 表示进程运行在低优先级上
L: 表示进程有页面锁定在内存中
s: 表示进程是控制进程
l: 表示进程是多线程的
+: 表示当前进程运行在前台
START：该 process 被触发启动的时间；
TIME ：该 process 实际使用 CPU 运作的时间。
COMMAND：该程序的实际指令
[root@Centos83 ~]# vim test.txt # vim 新建一个 test.txt文件 [root@Centos83 ~]# ps -aux | grep test.txt # 用另一个终端查看 查看状态 S 表示睡眠状态， + 表示前台 root 3176 0.0 0.8 49652 8480 pts/0 S+ 13:01 0:00 vim test.txt root 3218 0.0 0.1 12344 1148 pts/1 S+ 13:02 0:00 grep --color=auto test.txt [root@Centos83 ~]# ps -aux | grep test.txt # 查看状态 T 表示停止状态 root 3176 0.0 0.8 49652 8580 pts/0 T 13:01 0:00 vim test.txt root 3245 0.0 0.1 12344 1092 pts/1 S+ 13:05 0:00 grep --color=auto test.txtctrl-c 是发送 SIGINT 信号，终止一个进程
ctrl-z 是发送 SIGSTOP 信号，挂起一个进程。将作业放置到后台(暂停) 前台进程收到这些信号，就会采取相应动作。
ctrl-d 不是发送信号，而是表示一个特殊的二进制值，表示 EOF。代表输入完成或者注销在 shell 中，ctrl-d 表示退出当前 shell。
[root@Centos83 ~]# ps -aux | grep tar #然后在另一个终端不断查看状态，由 S+，R+变为 D+ root 3285 6.6 0.3 41488 3388 pts/0 R+ 13:08 0:00 tar -zcvf usr.tar.tz /usr/ root 3288 0.0 0.1 12344 1068 pts/1 S+ 13:08 0:00 grep --color=auto tar [root@Centos83 ~]# ps -aux | grep tar root 3285 10.5 0.3 41488 3388 pts/0 S+ 13:08 0:00 tar -zcvf usr.tar.tz /usr/ root 3291 0.0 0.1 12344 1044 pts/1 R+ 13:08 0:00 grep --color=auto tar [root@Centos83 ~]# ps -aux | grep tar root 3285 8.8 0.3 41488 3388 pts/0 S+ 13:08 0:00 tar -zcvf usr.tar.tz /usr/ root 3293 0.0 0.1 12344 1152 pts/1 R+ 13:08 0:00 grep --color=auto ta [root@Centos83 ~]# ps -aux | grep tar root 3285 8.6 0.3 41488 3388 pts/0 D+ 13:08 0:02 tar -zcvf usr.tar.tz /usr/ root 3295 0.0 0.1 12344 1068 pts/1 S+ 13:09 0:00 grep --color=auto ta2、ps 常用的参数： ps -ef
-e 显示所有进程
-f 显示完整格式输出
我们常用的组合： ps -ef
包含的信息如下
UID: 启动这些进程的用户，程序被该 UID 所拥有
PID: 该进程的 ID
PPID: 该进程的父进程的 ID
C: 该进程生命周期中的 CPU 使用资源百分比
STIME: 进程启动时的系统时间
TTY: 表明进程在哪个终端设备上运行。如果显示 ?表示与终端无关，这种进程一般是内核态进程。
另外， tty1-tty6 是本机上面的登入者程序，若为 pts/0 等，则表示运行在虚拟终端上的进程。
TIME: 运行进程一共累计占用的 CPU 时间
CMD: 启动的程序名称
测试 CPU 使用时间。
ps aux 是用 BSD 的格式来显示进程。
ps -ef 是用标准的 Unix 格式显示进程
10.2 uptime 查看系统负载-top 动态管理进程
10.2.1 uptime 查看 CPU 负载工具
[root@Centos83 ~]# uptime 13:14:05 up 3:09, 2 users, load average: 1.53, 0.98, 0.44弹出消息含意如下：
13:14:05 当前时间 up 3:09 系统运行时间 ，说明此服务器连续运行 20 天了 2 users 当前登录用户数 load average: 1.53, 0.98, 0.44 系统负载，即任务队列的平均长度。三个数值分别为 1 分钟、5 分钟、15 分钟前到现在的平均值。10.2.2 top 命令
[root@Centos83 ~]#top #top弹出的每行信息含意如下：
第一行内容和 uptime 弹出的信息一样
进程和 CPU 的信息( 第二、三行)
当有多个 CPU 时，这些内容可能会超过两行。内容如下：
Tasks: 227 total, 4 running, 222 sleeping, 1 stopped, 0 zombie %Cpu(s): 5.9 us, 23.8 sy, 0.0 ni, 25.7 id, 40.6 wa, 2.0 hi, 2.0 si, MiB Mem : 941.5 total, 89.3 free, 408.1 used, 444.0 buff/ca MiB Swap: 4096.0 total, 4077.3 free, 18.7 used. 371.8 avail M
内容 说明 Tasks: 227 total 进程总数 4 running 正在运行的进程数 222 sleeping 睡眠的进程数 1 stopped 停止的进程数 0 zombie 僵尸进程数 %Cpu(s): 5.9 us 系统用户进程使用 CPU 百分比。 0.0 sy 内核中的进程占用 CPU 百分比 0.0 ni 用户进程空间内改变过优先级的进程占用 CPU 百分比 25.7 id 空闲 CPU 百分比 40.6 wa cpu 等待 I/0 完成的时间总量。测试：终端 1：执行：top终端 2：dd if=/dev/zero of=/a.txt count=10 bs=100M终端 3：dd if=/dev/zero of=/a.txt count=10 bs=100M正常读写时，如果 wa 占用较多 CPU，那么就是磁盘性能问题，建议更换磁盘。 2.0 hi 硬中断，占用 CPU 百分比。1. 硬中断是由硬件产生的，比如，像磁盘，网卡，键盘，时钟等。每个设备或设备集都有它自己的 IRQ（中断请求）。基于 IRQ(Interrupt Request)，CPU 可以将相应的请求分发到对应的硬件驱动上（注：硬件驱动通常是内核中的一个子程序，而不是一个独立的进程）。# hi -> Hardware IRQ: The amount of time the CPU has been servicing hardware interrupts. 2.0 si 软中断，占用 CPU 百分比。1. 通常，软中断是一些对 I/O 的请求。这些请求会调用内核中可以调度 I/O 发生的程序。对于某些设备，I/O 请求需要被立即处理，而磁盘 I/O 请求通常可以排队并且可以稍后处理。根据 I/O 模型的不同，进程或许会被挂起直到 I/O 完成，此时内核调度器就会选择另一个进程去运行。I/O 可以在进程之间产生并且调度过程通常和磁盘 I/O 的方式是相同。# si -> Software Interrupts.: The amount of time the CPU has been ervicingsoftware interrupts. Mem : 941.5 total 物理内存总量 89.3 free 空闲内存总量 408.1 used 使用的物理内存总量 444.0 buff/ca 用作内核缓存的内存量。和 free -k 一个意思 Swap: 4096.0 total 交换区总量 4077.3 free 空闲交换区总量 18.7 used. 使用的交换区总量 371.8 avail Mem 总的可利用内存是多少注：如果 swap 分区，被使用，那么你的内存不够用了。
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
top 快捷键：
默认 3s 刷新一次，按 s 修改刷新时间
按空格 ：立即刷新。
q 退出
P：按 CPU 排序
M：按内存排序
T 按时间排序
p: 进程 pid，查看某个进程状态
数字键 1：显示每个内核的 CPU 使用率，展示 cpu 数量，再按下，就收起来了
u/U：指定显示的用户
h:帮助
使用 TOP 动态只查看某个或某些进程的信息找到进程 PID
[root@Centos83 ~]# ps aux | grep vim root 3176 0.0 0.7 49652 7640 pts/0 T 13:01 0:00 vim test.txt root 6955 0.0 0.1 12344 1044 pts/1 S+ 20:11 0:00 grep --color=auto vim [root@Centos83 ~]# top -p 317610.2.3 找出系统中使用 CPU 最多的进程
运行 top ， 找出使用 CPU 最多的进程 ，按大写的 P，可以按 CPU 使用率来排序显示
10.2.4 lsof 命令 （netstat -lnput)
lsof 命令用于查看你进程打开的文件，打开文件的进程，进程打开的端口(TCP、UDP)
-i<条件>：列出符合条件的进程。（ipv4、ipv6、协议、:端口、 @ip ）
-p<进程号>：列出指定进程号所打开的文件；
[root@Centos83 ~]# yum -y install lsof #安装lsof [root@Centos83 ~]# lsof -p 3176 #一般用于查看***进程，在读哪些文件 [root@Centos83 ~]# lsof -i :22 #用于查看端口，或查看***开启的后门端口是哪个进程在使用10.2.5 free 显示系统中可用内存和已用内存的数量
free 命令查看内存使用状态
子选项：
-b：以字节为单位表示。
-k：以 KB 为单位显示，默认是以 KB 为单位显示。
-m：以 MB 为单位显示。
-g：以 GB 为单位显示。
[root@Centos83 ~]# free -m total used free shared buff/cache available Mem: 941 271 334 2 335 518 Swap: 4095 133 3962其中：
第一行：total 是总内存量，used 是已经使用的内存量，free 是空闲的内存，shared 是多个进程共享的内存总数，buffers 是缓冲内存数，cache 是缓存内存数。默认单位是 KB。available 实际可用（case 加速读，buffers 加速写。）
第二行开始：total 系统中有 972MB 的物理内存，used 是已经使用的内存数量。free 是空闲的内存数量。shared 是多个进程共享的内存数量。buff/cache 用来作为缓冲和缓存的空间，内核会在内存将要耗尽时释放这部分内存给其他进程使用。availble：可使用空间,评估有多少内存可用于启动新应用程序，不包括 swap，不同于 free 和 cache 字段。available 字段考虑了页缓存，而不是所有可回收的内存。正因为这个原因所以通常 free+buff/cache 的数值要比 available 的数值大。
执行 free 命令查看系统状态，这一瞬间，当前系统，真正，还有多少 M 内存可以使用？
答案 1：free+ buff/cache=69 +299=368M
答案 2：available=123M
10.3 前后台进程切换- nice 进程优先级-实战 screen 后台执行命令
10.3.1 Linux 后台进程与前台进程的区别
前台进程:是在终端中运行的命令，那么该终端就为进程的控制终端，一旦这个终端关闭，这个进程也随着消失
后台进程: 也叫守护进程（Daemon），是运行在后台的一种特殊进程，不受终端控制，它不需要终端的交互；Linux 的大多数服务器就是用守护进程实现的。比如，Web 服务器 httpd 等。
10.3.2 进程的前台与后台运行
跟系统任务相关的几个命令（了解）：
命令 作用 & 用在一个命令的最后，可以把这个命令放到后台执行. ctrl + z 将一个正在前台执行的命令放到后台，并且暂停. jobs 查看当前有多少在后台运行的进程.它是一个作业控制命令 fg（foreground process） 将后台中的命令调至前台继续运行, 如果后台中有多个命令，可以用 fg %jobnumber 将选中的命令调出，%jobnumber 是通过 jobs 命令查到的后台正在执行的命令的序号(不是 pid) bg(background process) 将一个在后台暂停的命令，变成继续执行; 如果后台中有多个命令，可以用bg %jobnumber 将选中的命令调出，%jobnumber 是通过 jobs 命令查到的后台正在执行的命令的序号(不是 pid) [root@Centos83 ~]# vim test.txt # 打开后，然后执行 ctrl+z [root@Centos83 ~]# jobs # 查看当前有多少在后台运行的进程 [1]+ 已停止 vim test.txt [root@Centos83 ~]# fg 1 # 将后台挂起的进程恢复到前台运行10.3.3 kill 关闭进程
关闭进程 3 个命令：kill killall pkill
kill 关闭进程：kill 进程号 关闭单个进程
killall 和 pkill 命令用于杀死指定名字的进程
通过信号的方式来控制进程的
kill -l =====> 列出所有支持的信号（了解） 用最多的是： 9 信号
10.3.4 进程的优先级管理
优先级取值范围为（-20,19），值越小优先级越高, 默认优先级是 0
优先级越高占用的 CPU 值就越高
命令 1：nice 指定程序的运行优先级
格式：nice n command
命令 2：renice 改变程序的运行优先级
格式：renice -n pid
指定运行 vim 的优先级为 5
[root@Centos83 ~]# nice -n 5 vim test.txt输入内容，然后 ctrl+z 挂起
[root@Centos83 ~]# nice -n 5 vim test.txt [root@Centos83 ~]# ps -aux | grep vim root 15346 0.0 0.1 12344 1068 pts/0 S+ 12:18 0:00 grep --color=auto vim [root@Centos83 ~]# top -p 15346改变正在运行的进程的优先级
10.3.5 实战：使用 screen 后台实时执行备份命令
实战场景：公司晚上需要备份 1T 数据，我在 xshell 上直接执行备份脚本 back.sh 可以吗？ 或直接运行 back.sh & 放到后台运行可以吗？ 当关了 xshell 后，back.sh & 还在后台执行吗？
答：xshell 长时间连接，如果本地网络偶尔断开或 xshell 不小心关闭，都会让后台运行的备份命令停止运行的。
正确做法使用： srceen
10.3.6 screen 概述和安装
Screen 中有会话的概念,，用户可以在一个 screen 会话中创建多个 screen 窗口，在每一个 screen窗口中就像操作一个真实的 telnet/SSH 连接窗口那样。
安装 screen 软件包
[root@Centos83 ~]# rpm -ivh /mnt/AppStream/Packages/scrub-2.5.2-14.el8.x86_64.rpm或者
[root@Centos83 ~]# yum -y install screen10.3.7 screen 使用方法
直接在命令行键入 screen 命令回车
[root@Centos83 ~]# screenScreen 将创建一个执行 shell 的全屏窗口。你可以执行任意 shell 程序，就像在 ssh 窗口中那样使用 screen 后台实时执行命令备份命令。
[root@xuegod63 ~]# screen #进入 [root@xuegod63 ~]# vim a.txt #执行命令， 或执行你自己需要运行的备份命令此时想离开一段时间，但还想让这个命令继续运行
[root@xuegod63 ~]# #在 screen 当前窗口键入快捷键 Ctrl+a+d [detached from 15885.pts-1.Centos83] #分离出来独立的一个会话detached [dɪˈtætʃt] 分离，独立
[root@Centos83 ~]# screen -ls #查看已经建立的会话 ID There is a screen on: 15885.pts-1.Centos83 (Detached) 1 Socket in /run/screen/S-root. [root@Centos83 ~]# screen -r 15885 [root@Centos83 ~]# exit #不想使用 screen 会话了，执行：exit 退出 exit [screen is terminating] 常用 screen 参数 作用 screen -S test 新建一个叫 test 的会话 screen -ls 列出当前所有的会话 screen -r test 回到 test 会话 screen -S 会话 id -X quit -> 删除会话 screen -S 会话名 -X quit -> 删除会话总结：
10.1 进程概述和 ps 查看进程工具
10.2 uptime 查看系统负载-top 动态管理进程
10.3 前后台进程切换- nice 进程优先级-实战 screen 后台执行命令