Linux自学笔记——linux进程及作业管理

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内核的功用主要有进程管理、文件系统、网络功能、内存管理、驱动程序、安全功能这几个方面，本文主要讨论linux进程及作业管理。
进程管理：
      进程，process，运行中程序的一个副本，且存在生命周期；
      进程分为CPU bound和I/Obound。
           CPU bound：CPU密集型（类似于高清视频）
           I/O bound：IO密集型（编辑器等频繁IO操作）
      Linux内核存储进程信息的固定格式为：task struct（结构体）
           多个任务的task struct组件的链表：task list
      进程创建：
           在centos6上，init为初始化进程，父进程。
           请求发出者（进程）都由父进程创建，然后为系统调用；
           进程：fork（）   clone（）
      IPC: Inter Process Communication
           同一主机上：
                 signal
                 shm: shared memory
                 semerphor
           不同主机上：
                 rpc: remote procecure call
                 socket:
      进程调度：保存现场，恢复现场
           进程运行程序，是程序的一部分
                 多任务：多进程同时运行
                            抢占式多任务
      进程优先级：
      0-139：
           1-99：实时优先级，数字越大，优先级越高；
           100-139：静态优先级，数字越小，优先级越高；
           Nice值：-20,19   -20相当于100,19相当于139；
      每个进程运行时间不同，linux支持抢占式多任务，当一个低优先级的程序在运行，这时有一个高优先级的运行，过段时间后这个高优先级的提前运行。
      算法复杂度：Big 0 （衡量标准算法）
           o(1)：恒定的，无论优先级，消耗时间相同（最佳的）
o(logn)：每次调度，调度程序需要从树中找出优先级最高的进程
o(n)：线性的
o(n^2)：抛物线机制
o(2^n)：随队列深度增长
      进程状态：
           运行态：running
           就绪态：ready
           睡眠态：
                 可中断：interruptable
                 不可中断：uninterruptable
           停止态：暂停于内存中，但不会被调度，除非手动启动之：stopped
           僵死态：zombie
Linux系统上的进程查看及管理工具：
     在linux系统中主要的进程管理工具有：pstree，ps，pidof，pgrep，top，htop，glances，pmap，vmstat，dstat，kill，job，bg，fg，nohup，nice，renice，killall，…
1.     pstree命令：
pstree - display a tree of processes
   
在centos6中父进程为init，而在centos7中，父进程为systemd

pstree –p：显示各进程的PID

其它用法选项可参照man手册。
2.     ps命令：process state
ps命令显示的是ps命令执行时系统上进程信息的快照，是静态的结果。
Linux运行中的内核的相关信息是通过/proc伪文件系统输出的；各进程都有一个其PID命名的子目录，每个子目录中许多文件存储了进程的相关信息。
进程文件：/proc/#
             #:PID

ps - report a snapshot of the current processes.

ps [options]
选项有三种风格：
1 UNIX options, which maybe grouped and must be preceded by a dash.
2 BSD options, which maybe grouped and must not be used with a dash.
3 GNU long options, which arepreceded by two dashes.
      启动进程的方式：
           系统启动过程中自动启动：与终端无关的进程；
           通过用户终端启动：与终端相关的进程；
      常用组合之一：aux
           a：所有与终端相关的进程；
           x：所有与终端无关的进程；
           u：以用户为中心组织进程状态信息显示；
           
           VSZ：虚拟内存集；
           RSS：Resident Size，常驻内存集；
           STAT：
                 R：running；
                 S：interruptable sleeping
                 D：uninterruptable sleeping
                 T：stopped
                 Z：zombie
              
                 +：前台进程；
                 1：多线程进程；
                 N：低优先级进程；
                 <：高优先级进程；
                 s：session leader；
      常用组合之二：-ef
           -e：显示所有进程；
           -f：显示完整格式的进程信息；
           
      常用组合之三：-eFH
           -F：显示额外信息
                 C：cpu utilization   cpu利用率
                 PSR：运行在哪一颗cpu之上
           -H：以层级结构显示进程的相关信息；
               
         常用组合之四：-eo，axo
           o field2，field2，…：自定义要显示的字段列表，以逗号分隔；
                 常用的field：pid，ni，pri，psr，pcpu，stat，comm，tty，ppid，rtprio
                      ni：nice值；
                      priority：优先级；
                      rtprio：realtime priority，实时优先级；
           
3.     pgrep，pkill命令：
pgrep, pkill - look up or signalprocesses based on name and other attributes
pgrep [options] pattern
  -uuid：effectiveuser；
  -Uuid：readuser；
  -tTERMINAL：与指定的终端相关的进程；
  -l：显示进程名；
  -Ppid：显示此进程的子进程；
   
pkill的用法与pgrep完全一样。
4.     pidof命令：根据进程名，取其id
pidof -- find the process ID of a running program.
pidof  [ program ]

5.     top命令：
top - display Linux tasks

排序：
  P：以占据cpu百分比排序；
  
  M：已占据内存百分比排序；
  
  T：累计占用CPU时间排序；
  
首部信息：按以下命令可以显示或隐藏指定的信息；
  uptime信息：l命令
  tasks及cpu信息：t命令
  内存信息：m命令
退出命令：q
修改刷新时间间隔：s

终止指定的进程：k

选项：
  -d #：指定刷新时间间隔，默认为3秒；
       #top –d 1：指定刷新时间为1秒刷新一次；
  
  -b：以批次方式显示；
  -n #：显示多少批次；
        #top –b –n 2：以批次显示显示两批，自动退出；
  
6.     uptime命令：显示系统时间、运行时长及平均负载；
过去一分钟、五分钟和十五分钟的平均负载；
  等待运行的进程队列的长度；
uptime - Tell how long the system has been running.
#uptime

7.     htop命令：
centos6上没有htop的安装包，我们需要手动配置epel的yum源安装htop；
htop - interactive process viewer：交互式进程查看器

选项：
  -d #：指定延迟时间间隔；
  -u USERNAME：仅显示指定用户的进程；
       #htop –u rpc
  
  -s COLUME：以指定字段进行排序；

子命令：
  
  l：显示选定的进程打开的文件列表；
  s：跟踪选定的进程的系统调用；
  t：以层级关系显示各种进程状态；
  a：将选定的进程绑定至某指定的CPU核心；
8.     vmstat命令：
vmstat - Report virtual memory statistics  显示虚拟内存状态
vmstat  [options]  [delay [count]]

proc：
  r：等待运行的进程运行的任务队列的长度；
  b；处于不可中断睡眠态的进程个数；被阻塞的任务队列的长度；
memory：
  swpd：交换内存使用总量；
  free：空闲的物理内存总量；
  buffer：用于buffer的内存的总量；
  cache：用于cache的内存总量；
swap：
  si：数据进入swap中的数据速率（kb/s）
  so：数据离开swap的速率（kb/s）
io：
  bi：从块设备读入数据到系统的速度（kb/s）
           bo：保存数据至块设备的速率（kb/s）
      system：
           in：interrupts，中断速率；
           cs：context switch，上下文切换的速率；
      cpu：
           us：user space；
           sy：system；
           id：idle；
           wa：wait；
           st：stolen；
      选项：
           -s：显示内存统计数据；
           
      #vmstat 2 6          每两秒显示一次，显示六次退出；
      
9.     pmap命令：
pmap - report memory map of a process显示一个进程的内存映射
pmap [options] pid [...]
  -x：显示详细信息的格式；

另一种查看方式：cat /proc/PID/maps

10.glances命令：
glances - A cross-platform curses-based monitoring tool      一个跨平台的多视窗根基的监控工具
glances [-bdehmnrsvyz1]  [-B  bind] [-c  server]  [-C conffile] [-p port] [-P password]
       [--password] [-trefresh] [-f file] [-o output]
#glances

按“h”帮助选项：

常用选项：
  -b：以byte为单位显示网上数据速率；
  -d：关闭磁盘I/O模块；
  -m：关闭mount模块；
  -t #：刷新时间间隔；
  -1：每个CPU的相关数据单独显示；
  -o {HTML|CSV}：输出格式；
  -f /PATH/TO/SOMEWHERE：设定输出文件的位置；
C/S模式下运行glances命令：
  服务模式：
       glances –s -BIPADDR
       IPADDR：本机的某地址，用于监听；
  
  客户端模式：
       glances –c IPADDR
       IPADDR：是远程某服务器的地址；
  
11.dstat命令：
- versatile tool for generating system resource statistics    显示系统资源状态的通用工具
dstat [-afv] [options..] [delay [count]]

常用选项：
  -c， --cpu：显示cpu相关信息；
  
       -C #，#，…，total
  -d，--disk：显示磁盘的相关信息；
  
       -D sda，sdb，…，total
      
  -g：显示page相关的速率数据；
  -m：memory的相关统计数据；
  
  -n：interface的相关统计数据；
  
  -p：显示process的相关统计数据；
  
  -r：显示io请求的相关统计数据；
  
  -s：显示swapped的相关统计数据；
  
  -y：显示系统相关数据，包括中断和进程切换；
  
  --tcp：显示tcp的相关数据
  --udp：显示udp的相关数据
  --raw：显示raw的相关数据
  --socket：显示套接字的相关数据
  --ipc：显示进程通信相关的速率数据
  
  --top-cpu：显示最占用cpu的进程；
  
  --top-io：最占用io的进程；
  --top-mem：最占用内存的进程；
  --top-lantency：延迟最大的进程；
      用于向进程发送信号，以实现对进程的管理；
      显示当期系统可用信号：
12.kill 命令：
kill- terminate a process
用于向进程发送信号，以实现对进程的管理；
显示当期系统可用信号：
           kill –l [signal]
         
            每个信号的标识有三种：
1）         信号的数字标识；
2）         信号的完整名称；
3）         信号的简写名称；
向进程发送信号：
  kill  [-s signal|-SIGNAL]  pid...
  常用信号：
1）         SIGHUP：无须关闭进程而让其重读配置文件；
2）         SIGINT：终止正在运行的进程，相当于ctrl+c；
9）         SIGKILL：杀死运行中的进程；
15）     SIGTERM：中止正在运行中的进程；
18）     SIGCONT：继续运行指定进程；
19）   SIGSTOP：暂停进程；
示例：启用httpd服务，对此进程进行管理；
1.     启用httpd服务，检查80端口是否处于监听状态。

2.     查看httpd进程；

3.     杀死运行中的pid为3099的进程，并查看结果；
#kill -9 3099

4.     默认信号为15，用下面的方法可以中止信号；

或者

13.kllall命令：
killall - kill processes by name
killall  [-SIGNAL]  program
示例：禁用httpd服务；

Linux系统作业控制：
job：
前台作业（foregroud）：通过终端启动后，且启动后会一直占据终端；
后台作业（backgroud）：可以通过终端启动，但启动后即转入后台运行（释放终端）

如何让作业运行于后台？
1）运行中的作业
Ctrl+z

注意：送往后台后，作业会转为停止态；
2）尚未启动的作业
#COMMAND &

注意：此类作业虽然被送往后台，但其依然与终端相关；如果希望把送网后台的作业剥离与终端的关系；
      #nohup COMMAND &
查看所有作业：
#jobs

可实现作业控制的常用命令：
# fg [[%]JOB_NUM]：把指定的作业调回前台；

# bg [[%]JOB_NUM]：让送往后台的作业在后台继续运行；但是此作业必须支持后台运行；

# kill %JOB_NUM：终止指定的作业，kill作业号的%不可以省略；

调整进程的优先级：
可通过nice值调整的优先级范围：100-139；
      分别对应于：-20,19
进程启动时，其nice值默认为0，其优先级是120；
nice命令：
      以指定的nice值启动并运行命令
            # nice  [OPTION] [COMMAND [ARGU]...]
            选项：
                  -n NICE
      注意：仅管理员可调低nice值；


renice命令：
            # renice  [-n] NICE  PID...
            
      查看Nice值和优先级：
            ps  axo  pid, ni, priority, comm