linux学习课程从入门到精通：Centos8-系统进程管理

 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-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

例1：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

例2：常用的选项组合是 ps  -aux

[root@xuegod63 ~]# ps -axu | more

注： 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、R+，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

例1： 查看进程状态  

[root@xuegod63 ~]# vim a.txt

在另一个终端执行：

[root@xuegod63 ~]# ps -aux | grep a.txt   #查看状态 S表示睡眠状态， + 表示前台

root      4435  0.0  0.2 151752  5292 pts/1    S+   20:52   0:00 vim a.txt

root      4661  0.0  0.0 112676   996 pts/0    S+   21:05   0:00 grep --color=auto a.txt

在vim a.txt 这个终端上  按下： ctrl+z  

[1]+  已停止               vim a.txt

在另一个终端执行：

[root@xuegod63 ~]# ps -aux | grep a.txt    #查看状态 T表示停止状态

root      4435  0.0  0.2 151752  5292 pts/1    T    20:52   0:00 vim a.txt

root      4675  0.0  0.0 112676   996 pts/0    S+   21:05   0:00 grep --color=auto a.txt

注：

ctrl-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.

例2： D  不可中断状态

[root@xuegod63 ~]# tar -zcvf usr-tar.gz /usr/   

#然后在另一个终端不断查看状态，由S+，R+变为D+

2、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

例1：测试CPU使用时间。

dd if=/dev/zero of=~/zero.txt count=10 bs=100M

 [root@localhost ~]# ps -axu | grep dd

注：

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@localhost ~]# uptime

13:22:30 up 20days,  2 users,  load average: 0.06, 0.60, 0.48

弹出消息含意如下：

任务队列的平均长度是什么？

大厅排队买票：

这时队列是4:

cpu队列数为3时，如图：

互动：例1：找出前当系统中，CPU负载过高的服务器？

服务器1：  load average: 0.15,  0.08,  0.01    1核

服务器2： load average: 4.15,  6.08,  6.01   1核    

服务器3： load average: 10.15,  10.08,  10.01   4核  

答案：服务器2

如果服务器的CPU为1核心，则load average中的数字  >=3  负载过高，如果服务器的CPU为4核心，则load average中的数字  >=12  负载过高。

经验：单核心，1分钟的系统平均负载不要超过3，就可以，这是个经验值。

如下图： 1人只能买1张票，排第四的人可能会急。 所以我们认为超过3就升级CPU

10.2.2  top命令

[root@xuegod63 ~]# 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：

内存信息(第四五行)

内容如下：

注：如果swap分区，被使用，那么你的内存不够用了。

第7行进程信息

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

例1：运行top，依次演示一下top的快捷键，让大家看一下效果

例2：使用TOP动态只查看某个或某些进程的信息

找到进程PID

[root@localhost ~]# vim a.txt
[root@localhost ~]# ps axu | grep vim

Warning: bad syntax, perhaps a bogus '-'? See /usr/share/doc/procps-3.2.8/FAQ

root      9667  0.0  0.2 143620  3344 pts/1    S<+  19:15   0:00 vim a.txt

[root@localhost ~]# top -p 9667

10.2.3  实战1：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

互动：在linux系统中一个进程，最多可以使用100%cpu对吗？    

如下图，可以看到dirtycow（脏牛漏洞，用于提权） 进程使用196.8%

这是你第一次看见： 1

如果你的4核心的cpu，你可以运行400%

64核心的cpu，可以运行到6400%

10.2.4  lsof命令

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；

例：

[root@xuegod63 ~]# vim a.txt

[root@xuegod63 ~]# ps -axu | grep a.txt

root     43641  0.8  0.2 151744  5280 pts/3    S+   18:19   0:00 vim a.txt

root     43652  0.0  0.0 112676   996 pts/1    S+   18:19   0:00 grep --color=auto a.txt

[root@xuegod63 ~]# yum -y install lsof

[root@xuegod63 ~]# lsof -p 65641   #进程pid一般用于查看木马进程，在读哪些文件

[root@xuegod63 ~]# lsof -i :22     #查看端口，或查看黑客开启的后门端口是哪个进程在用

[root@xuegod63 ~]# lsof -c vim      #进程名，显示vim进程现在打开的文件

[root@xuegod63 ~]# lsof /test/.abc.txt.swp   #显示占用文件.abc.txt.swp的进程

在这个示例中，用户root正在其/test目录中进行一些操作。一个 bash是实例正在运行，并且它当前的目录为/test，另一个则显示的是vim正在编辑/test下的文件。要成功地卸载/test，应该在通知用户以确保情况正常之后，中止这些进程。 这个示例说明了应用程序的当前工作目录非常重要，因为它仍保持着文件资源，并且可以防止文件系统被卸载。这就是为什么大部分守护进程（后台进程）将它们的目录更改为根目录、或服务特定的目录的原因，以避免该守护进程阻止卸载不相关的文件系统。

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@localhost ~]# free -m

      total   used     free     shared      buff/cache   available

Mem: 972      603     69         24        299           123

Swap: 2047     69    1978

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。

互动：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-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）：

& #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)

实战恢复被挂起的进程（了解）

例： vim a.txt   按下： ctrl+z  

[root@xuegod63 ~]#  vim a.txt     #打开后，然后执行 ctrl+z

[1]+  已停止               vim a.txt

[root@xuegod63 ~]# ps -axu | grep vim

root     43710  0.8  0.2 151744  5304 pts/3    T    18:26   0:00 vim a.txt

root     43720  0.0  0.0 112676   984 pts/3    S+   18:26   0:00 grep --color=auto vim

[root@xuegod63 ~]# jobs      #查看当前有多少在后台运行的进程

[1]+  已停止               vim a.txt

[root@xuegod63 ~]# 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

信号编号  信号名

1） SIGHUP     重新加载配置

2）   SIGINT      键盘中断  crtl+c

3)     SIGQUIT     退出

9）      SIGKILL      强制终止

15）     SIGTERM    终止（正常结束），缺省信号

18） SIGCONT    继续

19）    SIGSTOP     停止

20）      SIGTSTP     暂停 crtl+z

例1： kill和killall终止进程

[root@xuegod63 ~]# yum -y install psmisc

[root@xuegod63 ~]# kill -9 pid  

[root@xuegod63 ~]# killall vim

[root@xuegod63 ~]# pkill vim

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

例1：指定运行vim的优先级为5

[root@xuegod63 ~]# nice -n 5 vim a.txt

输入内容，然后ctrl+z 挂起

通过ps查看这个文件的PID号

[root@xuegod63 ~]# ps -aux|grep vim

通过top命令查看优先级

[root@xuegod63 ~]# top -p 26154

改变正在运行的进程的优先级

10.3.5  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

# rpm -ivh /mnt/Packages/screen-4.1.0-0.23.20120314git3c2946.el7_2.x86_64.rpm

或者

[root@xuegod63 ~]# yum -y install screen

10.3.7  screen使用方法

直接在命令行键入screen命令回车，如下图

[root@xuegod63 ~]# screen

 Screen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

例如，我们在做某个大型的操作但是突然之间断开：

实战：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 44074.pts-3.xuegod63]        #分离出来独立的一个会话

detached  [dɪˈtætʃt]   分离，独立

半个小时之后回来了，找到该screen会话：

[root@tivf06 ~]# screen -ls    #查看已经建立的会话ID

There is a screen on:

         44074.pts-1.tivf06      (Detached)

1 Socket in /tmp/screens/S-root.

重新连接会话：

[root@xuegod63 ~]# screen -r 44074    

root@xuegod63 ~]# exit    #不想使用screen 会话了，执行：exit退出。

附：常用screen参数

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

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