12、Linux 实战：进程
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进程
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进程概念
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任务管理
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进程管理
- 查看进程
- 管理进程
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/proc目录
进程
进程概念
进程（process）：程序被触发后，执行者的权限与属性、程序的代码和所需使用的数据都会被加载到一个内存单元中，且操作系统给予该内存单元一个标识符（PID）
PID：在Linux中发生的任何事务，系统都将其定义为进程；并给予该进程一个ID（PID），同时根据触发该进程的用户与相关属性关系，给予该PID一组有效的权限设置
| 进程 | 程序 | |
|---|---|---|
| 形式 | 动态 | 静态 |
| 所在存储器 | 内存 | 外存 |
| 存在时间 | 一定生命周期 | 永久 |
| 关系 | 进程就是一个正在运行中的程序 |
子进程：由一个进程（父进程）衍生出来的其他进程
//在Bash shell下执行的各种命令，就属于Bash shell（父进程）的子进程
Bash shell下再创建一个子进程Bash shell与普通子进程不同：
1）父进程的自定义变量是无法在子进程内使用的
父进程的环境变量是子进程可以使用的
2）子进程完成后，子进程的所有变量（操作）都会注销
而不会传回到父进程中
如：从一个Bash shell中进入子进程的Bash shel
如：设置name变量并赋值在子程序调用
一般进程：子进程由父进程创建（子进程可再创建新的进程）；父子进程是一个异步过程，父进程不能预测子进程的情况；所以子进程结束后，父进程会调用wait()或waitpid()取得子进程的终止状态，回收子进程的资源
孤儿进程：父进程结束后，其一个或多个子进程还在运行；子进程的资源由init进程（PID=1）管理和回收
僵尸进程：子进程结束后，其父进程没有调用wait()或waitpid()去获取子进程的终止状态，且没有回收子进程的资源；则该子进程各种信息仍保存在系统中
任务管理
任务管理（job control）：作用在Bash环境下，当用户登录系统获取Bash
shell后操作管理在单一终端下同时执行的多个任务
1）任务管理中，每个任务都是当前Bash的子进程（彼此之间是有相关性的）
2）只能管理当前终端Bash，无法使用任务管理的方式去管理其他终端Bash
前台（foreground）：可控制、执行命令和等待操作的环境
后台（background）：可存放暂停和自动执行任务的环境
1）放入后台的任务在运行时，是不能与用户进行交互的
//后台任务可以屏蔽Ctrl和C的终止
&命令：将命令放入Bash后台执行
指令格式：命令 数据流重定向 &
1）若没有数据流重定向，执行命令时的报告会突然出现在Bash前台；
2）命令产生的报告在命令结束时，才会在文件中出现；
如：将/home备份为/tmp/home.tar.gz
//任务号与Bash环境有关
如：以上例为基础，加上数据流重定向
jobs命令：列出当前Bash后台所有的任务状况
指令格式：jobs 选项
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| -r | 仅列出正在运行（run）的任务 |
| -s | 仅列出正在暂停（stop）的任务 |
| -l | 同时列出任务的PID |
如：列出当前主机的Bash后台任务状况
//其中第一个代表的是最近一个放入Bash后台的任务（后续同理）
fg命令：将Bash后台中指定任务号的任务调入前台执行
指令格式：fg %任务号
1）“%”作为可选项（可有可无），易于区分和理解
2）若不带参数，默认执行带“+”号的任务
//“fg -”代表执行带“-”号的任务
bg命令：将Bash后台中指定任务号的任务状态变成运行中（run）
指令格式：bg %任务号
kill命令：管理Bash后台中指定任务号的任务
指令格式：kill 选项 %任务号
1）后默认跟PID（若管理Bash后台任务，则必须使用“%任务号”方式）
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| -1 | 重新读取参数配置文件（重启） |
| -2 | 中断任务 |
| -9 | 强制结束任务 |
| -15 | 正常退出任务 |
Bash后台与系统后台不同，任务管理仍受到终端的影响
//Bash后台任务在运行/等待的情况下系统就关闭了
所有Bash后台任务都会被中断，且下次启动也不会运行
nohup命令：保证命令运行完成，使命令不受终端和系统的影响
指令格式：nohup 命令
1）即使在运行中系统关闭了，在下次启动系统时该任务会自动运行
2）nohup不支持Bash的内置命令，命令必须是外部命令
3）nohup命令可以和&命令搭配实现Bash后台任务的百分百执行
无论是否nohup命令是否数据流重定向
输出都默认写入当前执行目录下的nohup.out文件中
若该文件不可写，则写入$HOME/nohup.out文件中
//两个文件都不可写，则该命令不可调用
进程管理
查看进程
ps命令：列出系统某一时刻的进程信息
指令格式：ps 选项
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| -e | 列出系统上所有进程（包括隐藏进程） 与-A选项具有同样效果 默认仅列出当前终端的进程 |
| -f | 同时显示UID、PPID、C和STIME栏位 默认仅：PID、TTY、TIME和CMD栏位 |
| -l | 同时显示F、S、UID、PPID、C、 PRI、NI、ADDR、SZ和WCHAN栏位 |
| u | 同时显示USER、%CPU、%MEM、 VSZ、RSS、STAT和START栏位 |
| -u 用户名/号 | 列出指定用户运行的程序 |
| -H | 以树状结构列出进程 |
如：列出当前终端的进程
//CMD后面若跟“
| 列的名称 | 列的含义 |
|---|---|
| F | 进程标识（process flags） 4：代表该进程的权限为root 1：代表该进程仅复制（fork）而没执行 |
| S | 进程状态标识 R（Running）：进程正在运行 S（Sleep）：进程正在睡眠（idle），可唤醒（signal） D：不可被唤醒的睡眠 T（Stop）：进程停止 Z（Zombie）：僵尸进程 |
| UID | 该进程执行的用户id |
| PID | 该进程id |
| PPID （parent process ID） | 该进程的父级进程id |
| C | Cpu的占用率（百分数形式显示） |
| PRI | 进程被CPU执行的优先级动态值（Priority） |
| NI | 进程被CPU执行的优先级静态值（Nice） |
| ADDR | 代表进程在内存的那个部分 -：代表进程正在运行 |
| SZ | 进程占用多少内存 |
| WCHAN | 进程是否正在运行 -：代表进程正在运行 |
| TTY | 发起该进程的设备识别符号 若显示“？”，表明该进程并不是由终端设备发起 |
| STAT | 进程状态的详细标识 （由双字符标识） |
| STIME （START） | 进程的启动时间 |
| TIME | 进程占用CPU的执行时间 |
| CMD （COMMAND） | 该进程的名称或者对应的路径 执行该进程对应的实际命令 |
| USER | 进程所属用户 |
| %CPU | 进程占用的CPU资源百分比 |
| %MEM | 进程占用的物理内存百分比 |
| VSZ | 进程占用的虚拟内存量（KB） |
| RSS | 进程占用的固定内存量（KB） |
（1）双字符标识进程状态中：第一个字符等同于S列，第二个字符分别有：
1）<：该进程运行在高优先级上
2）N：该进程运行在低优先级上
3）L：该进程有页面锁定在内存中
4）s：该进程是控制进程
5）l： 该进程是多线程
6）+： 该进程运行在前提
如：火狐浏览器运行前后进行的进程查找对比
//若查询正确且找到该进程，应该显示为两个进程才正确
pstree命令：以树状图方式显示系统进程和其关系
指令格式：pstree 选项
1）Linux下所有的进程都依附在systemd进程下
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| -h | 标出正在执行的进程 |
| -n | 以进程PID排序（默认以进程名） |
| -p | 显示进程PID |
| -u | 显示进程的执行用户 |
如：列出当前主机进程的树状图，并显示其PID
top命令：动态显示系统所有资源使用情况
指令格式：top 选项
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| -d | 指定top刷新时间 （默认5秒刷新一次显示内容） |
| -p | 动态显示指定PID的进程 |
如：查看当前主机资源使用情况
1）第一行：当前系统时间、已运行时间、登录系统用户数、平均任务负载
2）第二行：当前系统进程总量、不同进程状态数量（R、S、T、Z）
3）第三行：CPU的整体负载
4）第四行：物理内存情况（总量、剩余量、使用量、作为内核缓存的内存量）
5）第五行：虚拟内存情况（总量、剩余量、使用量、提前加载的内存量）
6）第六行：系统各个进程的详细信息
| 列的名称 | 列的含义 |
|---|---|
| PID | 进程的id |
| USER | 运行该进程对应的用户 |
| PR | 进程被CPU执行的优先级动态值 |
| NI | 进程被CPU执行的优先级静态值 |
| VIRT | 虚拟内存 |
| RES | 常驻内存 |
| SHR | 共享内存 |
| S （status） | 进程的状态 S（sleepin）：表示睡眠 R（run）：表示运行 |
| %CPU | 该进程占用CPU的百分比 |
| %MEM | 该进程占用内存的百分比 |
| TIME+ | 进程执行的时间 |
| COMMAND | 进程的名称或者路径 |
//一个进程为运行向主机申请了500MB内存，而实际使用了320MB
则此时该进程的虚拟内存为500MB，常驻内存为320MB
且常驻内存中包含对其他进程的调用的使用
//进程实际使用的内存=常驻内存（RES）-共享内存（SHR）
在运行top命令时，按下以下快捷键可切换显示方式：
| 快捷键 | 含义 |
|---|---|
| q | 退出top显示 |
| N | 将结果按照PID进行奖降序排序 |
| M | 将结果按照内存从高到低进行降序排列 |
| P | 将结果按照CPU使用率从高到低进行降序排列 |
| 1 （数字一） | 当系统拥有多个CPU的时候 可显示各个CPU的详细信息 |
| k | 给予某个PID一个信号（signal） |
| r | 给予某个PID重新分配一个nice值 |
fuser命令：列出使用指定文档/文件系统的进程
指令格式：fuser 选项 文档/文件系统
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| -u | 同时列出该进程的拥有者 |
| -v | 同时列出该进程的用户、进程名 |
| -k | 杀死该进程 |
| -i | 在杀死进程前需用户确认 |
如：查看当前目录被那些进程使用
| ACESS | 含义 |
|---|---|
| c | 该进程的工作目录 |
| e | 为进程的可执行文件 |
| f | 被进程打开的文件 |
| F | 被进程打开并写入的文件 |
| r | 该目录作为进程的根目录 |
| m | 进程使用该文件进行内存映射 |
lsof命令：列出被进程打开的文件名称
指令格式1：lsof 选项
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| -u | 仅列出属于该用户进程打开的文件 |
| -U | 仅列出UNIX-like系统的Socket文件类型 |
| -a | 仅当多个选项条件同时满足时才显示 |
//若同时添加-u和-U选项，但不添加-a选项会导致显示结果出错
如：仅列出root用户进程使用的Socket文件
指令格式2：lsof +d 目录路径
1）+d:列出指定目录下所有被进程使用的文件
如：列出当前系统所有被使用的设备
pidof命令：列出指定程序名的进程PID
指令格式：pidof 选项 程序名
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| -s | 仅列出一个PID |
| -x | 列出运行该进程的Shell进程PID |
如：列出系统上vim进程的PID
管理进程
kill命令：以进程PID管理系统中的进程
指令格式1：kill 进程PID //结束指定PID的进程
指令格式2：kill 信号 进程PID //发送信号给指定进程
1）也可使用“%任务号”代替“进程PID”
2）“-名称”和信号是一样的效果
| 信号 | 名称 | 含义 |
|---|---|---|
| -1 | SIGHUP | 重新读取参数配置文件（重启） |
| -2 | SIGINT | 中断进程 |
| -9 | SIGKILL | 强制结束进程 |
| -15 | SIGTERM | 正常退出进程 |
| -19 | SIGSTOP | 暂停进程 |
killall命令：以进程名称管理系统中的进程
指令格式1：killall 选项 进程名
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| -e | 对进程名称进行精确匹配 |
| -l | 忽略进程名称的大小写 |
| -p | 删除进程所属的进程组 |
| -u | 删除指定用户的进程 |
| -r | 以正则表达式表示进程名称 |
| -i | 以交互式删除进程（删除前需确认） |
//killall相较于kill更加实用，知道进程的名称即可（不需查询进程的PID）
指令格式2：killall 选项 信号 进程名 //发送信号给指定进程
Priority（PRI）：由系统内核动态调整的优先级（用户无法直接调整PRI）
//PRI值越低代表该进程越优先
Nice（NI）：由用户调整数值影响PRI的优先级（NI值有正负）
1）若调整进程的优先级，只能通过调整NI值
2）NI值可调整的范围为：-20~19
3）root可调整自己和任何用户进程的NI值，且范围为：-20~19
4）普通用户仅能调整自己进程的NI值，且范围为：0~19（避免抢占系统资源）
//普通用户仅能调高NI值
PRI（实际）=PRI（默认）+NI
nice命令：指定即将运行进程的NI值
指令格式：nice 选项 命令
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| -n | 指定NI值 |
如：在Bash后台运行Vim，且NI值为-5
//PRI值和NI值都有默认值，一般为80和0
renice命令：指定正在运行进程的NI值
指令格式：renice NI值 进程PID
1）并不是在原本NI值的基础上加减，而是替换原本的NI值
如：重置Bash终端的NI值为-5
//NI值是在父进程-->子进程之间传递的
/proc目录
/proc目录：位于内存中的伪文件系统，提供用户和程序访问进程的接口
1）系统上所有进程都以PID命名的目录存放在/proc目录下
//lsmod命令是cat /proc/modules命令的别名
lspci命令是cat /proc/pci命令的别名
/proc目录下重要文件存储的信息：
| 文件名 | 内容 |
|---|---|
| /proc/version | 内核版本和GCC版本 |
| /proc/cmdline | 加载内核时所执行的命令和参数 |
| /proc/kmsg | 存储内核的输出信息 |
| /proc/locks | 存储由内核锁定的文件的相关信息 |
| /proc/modules | 系统已加载的模块列表 |
| /proc/interrupts | 系统上IRQ分配状态 |
| /proc/ioports | 系统上各个设备所配置的I/O地址 |
| /proc/devices | 系统已加载的所有块设备和字符设备信息 |
| /proc/partitions | 块设备每个分区的主设备号、次设备号信息 （包括每个分区所含的块数目） |
| /proc/bus | 系统总线设备 |
| /proc/loadavg | 系统平均负载 |
| /proc/cpuinfo | CPU详细信息 |
| /proc/uptime | 系统自上次启动后的运行时间 |
| /proc/filesystems | 系统支持的文件系统 |
| /proc/mounts | 系统已挂载的所有文件系统 |
| /proc/mdstat | 存储RAID相关磁盘的状态信息 |
| /proc/meminfo | 系统内存相关信息 |
| /proc/kcore | 物理内存的镜像大小 （等于已使用的物理内存大小再加上4k） |
| /proc/vmstat | 系统虚拟内存信息 |
| /proc/swaps | 系统交换分区的状态信息 |
| /proc/diskstats | 磁盘I/O信息 （读写次数、读写字节数、读写延时） |
| /proc/net/dev | 每块网卡的流入/流出信息 （接受包总数、发送包总数等信息） |
进程目录下重要文档存储的信息：
| 文件名 | 内容 |
|---|---|
| cmdline | 存储启动该进程时的完整命令 |
| exe | 启动进程的可执行文件 （软链接） |
| maps | 进程关联的执行文件和库文件 |
| environ | 存储该进程相关的环境变量 （变量名大写，值小写） |
| mem | 该进程所占用的内存信息 （仅能被系统调用，用户不可读取） |
| statm | 该进程占用的内存信息 （可被用户读取） |
| status （stat同理） | 该进程的状态信息 （status可读性较强） |
| limits | 存储该进程使用资源的限制信息 |
| root | 该进程运行时相对的根目录 （软连接） |
| cwd | 进程所运行的目录 （软链接） |
| fd | 存储该进程打开每个文件的文件描述符的目录 （软链接） |
| task | 存储该进程下各个线程相关信息的目录 |
//一个文件正在被使用时被删除，该文件并不会立即被删除（磁盘也不会被释放）
只有当该进程关闭文件的文件句柄时，文件才会被真正删除
//可通过文件句柄恢复被删除的文件（对文件句柄进行拷贝）