讲清楚，说明白！进程管理

Posted 2021-03-20

目录：

（一）了解进程的概念
（二）如何查看进程&&杀死进程
（三）把程序放置后台运行
（四）了解进程优先级
（五）调整进程优先级

---

（一）了解进程的概念
(1.1)在我们系统后台中有比较多的概念，第一个“程序”，指的是使用某种语言开发出来的一段代码，是静态存放在我们计算机硬盘上的program，它既不消耗CPU资源，也不消耗内存资源。第二个是“进程”，当一个程序运行的时候，在内存和CPU里会有体现，例如我们计算机中运行的QQ、迅雷等应用程序，称之为process。第三个是“线程”，线程属于进程里的一个单元，一个进程里可以包含多个线程，这些线程会共享进程的内存空间。
(1.2)我们知道系统中的每个用户都有自己的ID号，简称UID，同样每个进程页都有自己的ID号，process id简称PID。进程在运行的过程中也可能会产生子进程，例如运行的A进程进过一段时间的运行后会产生一个B进程，此时我们称A进程为父进程，称B进程为子进程，父进程可能生成一个子进程，也可能会杀死一个子进程，因此父进程和子进程之间是会通信的，我们把这种通信称之为“信号”

---

（二）如何查看进程&&杀死进程
(2.1)pstree命令
(2.1.1)我们首先来查看进程之间的父子关系，我们可以使用pstree命令，在vms002主机上它可以查询出系统中所有进程的父子关系，其中系统启动后所有进程的父进程是systemd，它的PID为1，而rhel6及以前的版本，所有系统的父进程是init。

(2.1.2)pstree以树状图显示进程，只显示进程的名字，且相同进程合并显示，我们还能以树状图显示进程，并显示进程PID
# pstree -p---以树状图显示进程，并显示进程PID
# pstree -p | more

(2.2)父进程会定期的向子进程发送信号，那么系统中的信号有哪些呢？我们可以使用“# kill -l”命令列出系统中所有的信号列表，其中1)SIGHUP表示挂起，就是是重启，如果我们想重启某个服务，但是不想改变其ID号，就可以使用1号信号；其中2)SIGINT表示通常情况下，我们使用“Ctrl+C”的方式终止进程的方式；而15)SIGTERM表示使用常规的方式终止进程，例如我们使用kill命令不加任何参数终止某进程的时候，默认就是使用15号信号操作的，但是威力不够强，对于异常状态的进程是无法终止的；此时我们使用9)SIGKILL信号，表示强制终止某进程，威力也比较强。
# kill -l---列出系统中所有的信号列表
# kill -2 29626---使用“Ctrl+C”的方式终止29626进程

(2.3)杀死进程的方式
(2.3.1)如果我们开启了一个进程，例如运行了一个firefox，我们应该怎样查看进程的PID号呢？首先我们可以使用pgrep命令，然后直接加上程序名就可以查询出进程的PID号了（图2-3），然后使用kill命令将所查询的异常进程杀死就可以了。当然我们也可以将两个步骤合并成一个步骤执行（图2-4）。
# pgrep firefox---查询firefox进程的PID号
# kill -9 $(pgrep firefox)---强制杀死firefox进程
# kill -9 pgrep firefox---强制杀死firefox进程


(2.3.2)当然除了kill命令我们也可以使用killall命令，直接跟上程序名即可。
# killall firefox---杀死firefox进程

(2.3.3)我们也可以使用pkill，其中pkill可以实现把系统中某用户踢出的功能。首先我们使用jerry用户登录到vms002主机（图2-5-1），此时我们发现系统中是存在jerry用户登录的，我们使用pkill命令将jerry用户踢出（图2-5-2），此时我们使用管理员删除jerry用户及其家目录的时候，便可以顺利的操作了（图2-5-3）。
# pkill -kill -t pts/1
# userdel -r jerry



(2.4)查看进程我们还可以使用pidof命令，不过我们发现pidof命令后需要跟具体的进程名称，如果进程名称查询时有不一致的地方都是无法查询出来，相比pgrep命令，pgrep可以使用模糊查询的方式查询，因此更加高效。
# pidof firefox---查询firefox的进程号

(2.5)ps列的选项及意义
(2.5.1)如果我们希望查询系统中所有的进程的情况，可以使用ps命令，如果我们只是使用ps命令的时候是只能查询当前终端里shell进程下自己的几个进程而已，并不能看到其他终端里的进程，也无法看到系统的后台进程。所以此时我们希望查询到系统中所有进程时，可以使用如下两种方式查询：
# ps -ef---使用Linux风格的方式显示系统后台进程
# ps aux---使用Unix风格的方式显示系统后台进程


(2.5.2)接着我们来了解一下“# pa aux”命令中每一列代表的含义。
# ps aux | head---查询头10行的信息
USER：进程的属主
PID：进程的ID
PPID：父进程
%CPU：进程占用的CPU百分比
%MEM：占用内存的百分比
NI：进程的NICE值，数值大，表示较少占用CPU时间
VSZ：该进程使用的虚拟内存集(KB)
RSS：该进程占用的固定内存量(KB)（驻留中页的数量）
TTY：该进程在那个终端上运行(登陆者的终端位置)，若与终端无关，则显示(?)问号，若为pts/0等，则表示由网络连接主机进程
WCHAN：当前进程是否正在进行，若为“-”表示正在进行
START：该进程被触发启动时间
TIME：该进程实际使用CPU运行的时间
COMMAND：命令的名称和参数
(2.5.3)我们来了解一下STAT状态这一列的相关含义。
D：不可中断的休眠状态（通常IO的进程）
R：正在运行中的队列中可执行的状态
S：处于休眠状态
T：停止或被追踪
W：进入内存交换（从内核2.6开始无效）
X：死掉的进程（基本很少见）
Z：僵尸进程
<：优先级较高的进程
N：优先级较低的进程
L：有些页被锁进内存
s：进程的领导者（在它之下有子进程）
l：多进程的（使用CLONE_THREAD，类似NPTL pthreads）
+：位于后台的进程组

(2.6)ps命令的其它用法
(2.6.1)我们可以使用lscpu查询当前系统的cpu使用情况（图3-6），现在我们系统中运行了一个应用程序firefox，我们希望查询这个程序具体是在当前系统的哪个CPU上运行的，我们可以使用ps命令做如下的查询（图3-7）。
# lscpu
# ps mo pid,comm,psr $(pgrep firefox)---查询firefox进程及其线程运行在哪个CPU上，psr表示运行在哪颗CPU


(2.6.2)如果我们想指定查询ps命令具体的哪几列的信息，则可以使用如下的方式查询：
# ps -ex -o pid,%cpu,%mem | head---查询ps命令具体列的信息

---

（三）把程序放置后台运行
(3.1)使用nohup
(3.1.1)当父进程关闭的时候，它所对应的子进程全部跟着关闭。我们在vms002主机上首先打开一个firefox进程，使用pstree命令发现，firefox是运行在第三个终端bash之上的。
# pstree | grep -C2 firefox
# ps aux | grep -v grep | grep firefox


(3.1.2)当我们将第三个终端关闭之后，会发现在终端中创建的firefox应用程序也自动关闭了。
# ps aux | grep -v grep | grep firefox

(3.1.3)但是很多时候我们会通过远程连接的方式执行脚本，如果执行一个脚本需要10个小时，是否是说我们需要将终端保持连接10个小时不关闭？因此为了解决这个问题，我们需要将运行的进程放置到后台运行（图3-4），此时我们发现关闭了所有的终端后firefox仍然能够正常的运行。
# nohup firefox &> /dev/null &---我们创建一个firefox并放置到后台运行
# ps aux | grep -v grep | grep firefox---查询当前firefox的运行状态
# pstree | grep -C2 firefox---使用pstree查询firefox的运行状态
注意：grep -v grep表示的是反向过滤，不去搜索grep命令后包含的字段


(3.2)使用jobs
(3.2.1)当我们在vms002的终端直接运行一个firefox进程后，发现此时终端就无法再运行其他的命令了，此时我们可以使用键盘“Ctrl+Z”将firefox程序停止并放到后台。

(3.2.2)如果我们希望查询在后台的程序状态信息，可以使用jobs命令查看。如果我们想将停止的firefox程序放在后台激活运行，可以使用“# bg 1”命令。
# jobs---查询进程的状态
# bg 1---将1号jobs激活并放在后台运行

(3.2.3)如果我们希望将后台运行程序调到前台来，则可以使用“# fg 1”命令，如果我们想终止运行的程序，则可以使用“Ctrl+C”命令。如果我们在运行程序的时候想直接运行在后台，则应该使用“# firefox &”这种方式即可，如果我们想结束进程则可以使用kill命令，其中1号jobs使用“%1”表示。
注意：虽然我们将firefox放置到后台运行了，但是此时firefox仍然是在当前的终端上运行的，即如果当前终端关闭了那么此进程也会被关闭，这个要和nohup区分（图3-12）。
# fg 1---希望将后台运行程序调到前台来运行
# firefox &---运行程序的时候想直接运行在后台
# kill -9 %1---结束进程
# ps aux | grep -v grep | grep firefox

---

（四）了解进程优先级
(4.1)在我们系统中所有的任务都是由CPU来完成的，在系统中如果一颗CPU有多颗核，那么我们认为就是有多颗CPU。在计算机中我们是可以一次性执行多个任务的，同时一颗CPU也是可以同时执行多个任务的。对于CPU来说，是分为时间片执行的，例如现在系统中有多个任务，那么CPU会对每个任务分片执行，假设每个时间片的时长是1ms，由CPU轮询的在每个任务之间循环执行，由于时间片循环的速度非常快，因此一般我们在系统中操作的时候是感觉不到有时间片在轮询的。有时候我们会感觉系统中某些任务是非常重要的，需要CPU优先执行，此时我们是可以在系统中调整进程的优先级的。优先级的组成如下（图4-1），一般来说，使用chrt命令可以修改优先系数，不过一般不建议修改（图4-2），而nice值的范围是“-20~19”之间，nice值越小优先级越高，nice值越大优先级越低。我们在图形化界面中可以调整进程的优先级的，我们选择“应用程序”--“系统工具”--“系统监视器”，然后便可以在图形化界面中修改进程的优先级了。



(4.2)如果我们的系统现在有两个进程，同时有两颗CPU，如果一个CPU上单独运行一个进程，那么对这两个进程设置进程优先级是没有意义的，但是我们希望能出现抢占资源这种情况，因此我们需要把两个进程放到一颗CPU上去运行。我们想要实现这样的效果，一般可以采用两种方式，第一种是关闭掉其中的一颗CPU，第二种方式是配置CPU的亲和性。

---

（五）调整进程优先级
(5.1)当前系统我们有两颗CPU，首先我们通过关闭其中的一颗CPU的方式来实现进程对资源抢占的效果，我们在vms002主机上进入到/sys/devices/system/cpu/cpu1目录下，发现online的值为1，表示正在启用的状态，我们可以将online的值设置为0，此时表示1号CPU处于关闭的状态（图5-2），我们发现系统中确实此时只有0号CPU在运行（图5-3）。



(5.2)top命令每一行的含义
(5.2.1)接着我们在vms002主机上执行两个cat命令，实现不断消耗内存的效果（图5-4）。然后我们使用top命令查询当前系统所有进程的情况，再按键盘1可以显示所有CPU运行的信息，其中第一行“top - 18:01:29 up 11:52, 6 users, load average: 2.72, 2.11, 1.11”分别代表的是当前的时间是18:01:29，机器一共运行了11:52的时长，当前系统有6 users个用户登录，机器在一分钟、五分钟、十五分钟的负载分别是“2.72, 2.11, 1.11”。第二行“Tasks: 475 total, 7 running, 468 sleeping, 0 stopped, 0 zombie”表示的是系统总共有进程475 total，其中7 running在运行，有468 sleeping在睡眠状态，有0 stopped个是停止的，有0 zombie时僵尸的状态。由于我们将1号CPU关闭了，所以此时2个进程都是在0号CPU上抢占式运行（图5-5）。第三行“%Cpu(s): 20.4 us, 79.6 sy, 0.0 ni, 0.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st”表示的是系统用户进程使用CPU百分比为20.4 us，内核中的进程占用CPU百分比为79.6 sy，用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比为0.0 ni，空闲CPU百分比为0.0 id，CPU等待I/O完成的时间总量为0.0 wa（如果wa占用较多CPU，原因是磁盘性能有问题，建议更换磁盘），硬件中断占用CPU百分比为0.0 hi，软件中断占用CPU百分比为0.0 si，被虚拟内存偷走占用CPU百分比为0.0 st。
注意：htop命令也可以实现top命令的相关显示，不过需要我们额外的安装相关的软件包
# cat /dev/zero > /dev/null &
# top -d 1---每1秒中更新一次所有进程的显示


(5.2.2)经验：
0.0 hi：硬中断，占的CPU百分比。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，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
0.0 si：软中断，占的CPU百分比。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的方式是相同的。Si->Software Interrupts：The amount of time the CPUhas been servicing software interrupts。
0.0 st：虚拟机偷取物理CPU的时间。比如：物理机已经运行了KVM，KVM虚拟机占用物理机的CPU时间。
(5.2.3)第四行中“Mem : 4033636 total”表示物理内存总量，“3265760 free”表示空闲内存总量，“380604 used”表示使用的物理内存总量，“387272 buff/cache”表示用作内核缓存的内存量和free -k是一个意思。第五行中“Swap: 6291448 total”表示交换区总量，“6291448 free”表示空闲交换分区总量，“0 used”表示使用的交换区总量，“3394360 avail Mem”表示总的可利用内存是多少。

(5.2.4)第六行中PID表示进程id，USER表示进程所有者的用户名，PR表示由内核动态调整的优先级、用户不能修改，NI表示进程优先级即nice值、负值表示高优先级、正值表示低优先级、用户可以自己调整，VIRT表示虚拟内存、是进程正在使用的所有内存，RES表示的是常驻内存集（resident memory usage），SHR表示的是共享内存大小（shared memory）单位kb，S表示进程状态、其中D（不可中断的睡眠状态）、R（运行中或可运行）、S（睡眠中）、T（已跟踪/已停止）、Z（僵死），%CPU表示上次更新到现在的CPU时间占用百分比，%MEM表示进程使用的物理内存百分比，TIME+表示使用的CPU时间总计、单位1/100秒，COMMAND表示命令行。
注意：对于SHR：1、除了M自身进程的共享内存，也包括其他进程的共享内存；2、虽然进程只使用了几个共享库的函数，但它包含了整个共享库的大小；3、计算某个进程所占的物理内存大小公式为RES-SHR；4、swap out后，它将会降下来

(5.2.5)对于top快捷键：
默认3s刷新一次，按s键刷新时间
按空格：立即刷新
q：退出
P：按CPU排序（CPU进行排序）
M：按内存排序
T：按时间排序
数字键1：显示每个内核的CPU使用率
u/U：指定显示的用户
h：帮助
# top -p 9465---使用top命令动态只查看某个或某些进程的信息

(5.3)此时我们在图5-5中发现两个cat进程的NICE值都是0是一致的，而我们希望将进程11239的进程优先级提高，我们可以使用renice命令。我们发现11239进程的nice值为-19，CPU的占用率为96.1%，而11232的nice值为0，CPU的占用率只有1.9%，因此我们通过设置nice值而实现了进程抢占资源的效果，最后我们使用killall命令终止cat命令的总线。
# renice -n -19 11239---将11239进程的nice值设置为-19
# killall -7 cat---终止cat命令的总线


(5.4)调整进程优先级
(5.4.1)接着我们将1号CPU开启，实现1号CPU和0号CPU都是启用的状态（图5-8），并重新运行两个cat命令，实现不断消耗内存的效果（图5-9），此时我们发现两个进程是分别在两个CPU上运行的（图5-10）。
# echo 1 > cpu1/online
# cat /dev/zero > /dev/null &




(5.4.2)当然现在我们想具体的知道每个进程究竟是在哪个CPU上运行的，我们可以使用ps命令，此时我们发现13884进程是在0号CPU上运行，13899是在1号CPU上运行的。
# ps mo pid,comm,psr `pgrep cat`

(5.4.3)现在我们希望在两颗CPU都是启用的状态下，仍然能够指定进程所有的进程都在同一颗CPU上运行，我们可以使用taskset命令进行指定（图5-12），此时我们发现两个进程都已经在同一个CPU上运行了，且各占0号CPU运行的50%的容量（图5-13）。
# taskset -c 0 cat /dev/zero > /dev/null &---指定一个cat进程在0号CPU上运行
# ps mo pid,comm,psr pgrep cat---查询进程是在哪颗CPU上运行
# top -d 1---使用top命令并且每1秒更新一次


(5.5)我们在调整优先级的时候，都是修改已经运行了的进程的优先级，那么我们是否可以以某优先级来运行某程序呢？其实这个是可以的，我们使用nice指定进程的优先级为-10，然后开始运行一个cat循环的命令（图5-14）。我们使用top命令后发现创建的-10的nice值的进程已经运行了（图5-15）。
# nice -n -10 taskset -c 1 cat /dev/zero > /dev/null &---我们使用nice指定进程的优先级为-10，然后开始运行一个cat循环的命令
# top -d 1

—————— 本文至此结束，感谢阅读 ——————