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一、进程的查看

  • 不管在测试的时候、在实际的生产环境中，还是自己的使用过程中，难免会遇到一些进程异常的情况，所以 Linux 为我们提供了一些工具来查看进程的状态信息。我们可以通过 top 实时的查看进程的状态，以及系统的一些信息（如 CPU、内存信息等），我们还可以通过 ps 来静态查看当前的进程信息，同时我们还可以使用 pstree 来查看当前活跃进程的树形结构。

  • 1.1 top工具的使用

    • top工具是我们常用的一个查看工具，能实时的查看我们系统的一些关键信息的变化。

    • 直接在终端下输入top后，会看到下图：


      top命令结果.png
    • top 是一个在前台执行的程序，所以执行后便进入到上图的一个交互界面，正是因为交互界面我们才可以实时的获取到系统与进程的信息。在交互界面中我们可以通过一些指令来操作和筛选。在此之前我们先来了解显示了哪些信息。
    • top命令显示的第一行解释：
      • top 表示当前程序的名称
      • 11:05:18 表示当前的系统的时间
      • up 8 days,17:12 表示该机器已经启动了多长时间
      • 1 user 表示当前系统中只有一个用户
      • load average: 0.29,0.20,0.25 分别对应1、5、15分钟内cpu的平均负载。
      • load average参数解释：假设系统是单 CPU、单内核的，把系统比喻成是一条单向的桥，把CPU执行的任务比作汽车。
        • load = 0 的时候意味着这个桥上并没有车，cpu 没有任何任务；
        • load < 1 的时候意味着桥上的车并不多，一切都还是很流畅的，cpu 的任务并不多，资源还很充足；
        • load = 1 的时候就意味着桥已经被车给占满了，没有一点空隙，cpu 的已经在全力工作了，所有的资源都被用完了，当然还好，这还在能力范围之内，只是有点慢而已；
        • load > 1 的时候就意味着不仅仅是桥上已经被车占满了，就连桥外都被占满了，cpu 已经在全力工作，系统资源的用完了，但是还是有大量的进程在请求，在等待。若是这个值>2、>3，表示进程请求超过 CPU 工作能力的 2 到 3倍。而若是这个值 > 5 说明系统已经在超负荷运作了。
    • 查看CPU的个数与核心数
      • 查看物理CPU的个数
        cat /proc/cpuinfo |grep "physical id"|sort |uniq|wc -l
      • 每个CPU的核心数
        cat /proc/cpuinfo |grep "physical id"|grep "0"|wc -l
    • 通过上面的指数我们可以得知load的临界值为 1 ，但是在实际生活中，比较有经验的运维或者系统管理员会将临界值定为0.7。这里的指数都是除以核心数以后的值，不要混淆了。
      • 若是 load < 0.7 并不会去关注它；
      • 若是 0.7< load < 1 的时候我们就需要稍微关注一下了，虽然还可以应付但是这个值已经离临界不远了；
      • 若是 load = 1 的时候我们就需要警惕了，因为这个时候已经没有更多的资源的了，已经在全力以赴了；
      • 若是 load > 5 的时候系统已经快不行了，这个时候你需要加班解决问题了
    • top命令显示的第二行解释：
      • Tasks: 26 total 进程总数
      • 1 running 1个正在运行的进程数
      • 25 sleeping 25个睡眠的进程数
      • 0 stopped 没有停止的进程数
      • 0 zombie 没有僵尸进程数
    • top命令显示的第三行解释(这一行基本上是对CPU的一个使用情况的统计)：
      • Cpu(s): 1.0%us 用户空间进程占用CPU百分比
      • 1.0% sy 内核空间运行占用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
      • 97.9%id 空闲CPU百分比
      • 0.0%wa 等待输入输出的CPU时间百分比
      • 0.1%hi 硬中断(Hardware IRQ)占用CPU的百分比
      • 0.0%si 软中断(Software IRQ)占用CPU的百分比
      • 0.0%st (Steal time) 是 hypervisor 等虚拟服务中，虚拟 CPU 等待实际 CPU 的时间的百分比
    • CPU 利用率是对一个时间段内 CPU 使用状况的统计，通过这个指标可以看出在某一个时间段内 CPU 被占用的情况，而 Load Average 是 CPU 的 Load，它所包含的信息不是 CPU 的使用率状况，而是在一段时间内 CPU 正在处理以及等待 CPU 处理的进程数情况统计信息，这两个指标并不一样。
    • top命令显示的第四行解释:
      • 8176740 total 物理内存总量
      • 8032104 used 使用的物理内存总量
      • 144636 free 空闲内存总量(注:系统中可用的物理内存最大值并不是 free 这个单一的值，而是 free + buffers + swap 中的 cached 的和)
      • 313088 buffers 用作内核缓存的内存量
    • top命令显示的第五行解释:
      • total 交换区总量
      • used 使用的交换区总量
      • free 空闲交换区总量
      • cached 缓冲的交换区总量,内存中的内容被换出到交换区，而后又被换入到内存，但使用过的交换区尚未被覆盖
    • top命令显示的第六行解释(进程的使用情况):
      • PID 进程id
      • USER 该进程的所属用户
      • PR 该进程执行的优先级 priority 值
      • NI 该进程的 nice 值
      • VIRT 该进程任务所使用的虚拟内存的总数
      • RES 该进程所使用的物理内存数，也称之为驻留内存数
      • SHR 该进程共享内存的大小
      • S 该进程进程的状态: S=sleep R=running Z=zombie
      • %CPU 该进程CPU的利用率
      • %MEM 该进程内存的利用率
      • TIME+ 该进程活跃的总时间
      • COMMAND 该进程运行的名字
    • NICE值叫做静态优先级，是用户空间的一个优先级值，其取值范围是-20至19。这个值越小，表示进程”优先级”越高，而值越大“优先级”越低。-20优先级最高，0是默认的值，而19优先级最低。
    • PR值表示Priority值叫动态优先级，是进程在内核中实际的优先级值，进程优先级的取值范围是通过一个宏定义的，这个宏的名称是MAX_PRIO，它的值为140。Linux实际上实现了140个优先级范围，取值范围是从 0-139，这个值越小，优先级越高。而这其中的0 - 99是实时进程的值，而100 - 139是给用户的。

    • top命令是一个前台程序，所以是一个可以交互的，常用交互命令如下：


      top常用交互命令.png

  • 1.2 ps工具的使用

    • ps也是最常用的查看进程的工具之一，通过ps aux、ps axjf命令来了解一下它能带来哪些信息。

    • 参数介绍：


      ps命令参数介绍.png
      • TPGID栏写着-1的都是没有控制终端的进程，也就是守护进程

      • STAT表示进程的状态，而进程的状态有很多，如下表所示：


        STAT进程参数介绍.png
        • D是不能被中断睡眠的状态，处在这种状态的进程不接受外来的任何 signal，所以无法使用 kill 命令杀掉处于D状态的进程，无论是 kill，kill -9 还是 kill -15，一般处于这种状态可能是进程 I/O 的时候出问题了。

    • ps 工具有许多的参数，使用-l参数可以显示自己这次登陆的bash相关的进程信息罗列出来。


      ps -l命令.png

    • 如果查找其中的某个进程的话，还可以配合着 grep 和正则表达式一起使用。


      ps aux与正则表达式配合使用.png

    • 还可以在查看时，将连同部分的进程呈树状显示出来。


      ps axjf命令树状显示.png

    • 自定义ps命令所需要显示的参数


      自定义ps命令的显示参数.png

  • 1.3 pstree工具的使用

  • 通过pstree可以很直接的看到相同的进程数量，最主要的还可以看到所有进程之间的相关性。


    pstree命令.png
    • pstree工具参数介绍：
      • -A：各程序树之间以ASCII字元来连接
      • -p：同时列出每个process的PID

      • -u：同时列出每个process的所属账户名称


        pstree -up命令.png

  • 1.4 kill命令的使用

  • 当一个进程结束的时候或者要异常结束的时候，会向其父进程返回一个或者接收一个SIGHUP信号而做出的结束进程或者其他的操作，这个SIGHUP信号不仅可以由系统发送，我们可以使用 kill 来发送这个信号来操作进程的结束或者重启等等。

# 首先使用图形界面打开了 gedit、gvim，用 ps 可以查看到
ps aux

# 使用9这个信号强制结束 gedit 进程
kill -9 1608

# 我们再查找这个进程的时候就找不到了
ps aux | grep gedit
打开gedit.png

强制结束gedit进程并进行验证.png
  • 1.5 进程的执行顺序
  • 使用ps命令的时候可以看到大部分的进程都是处于休眠的状态，如果这些进程都被唤醒，那么该谁最先享受 CPU 的服务，后面的进程又该是一个什么样的顺序呢？进程调度的队列又该如何去排列呢？答案：就是靠该进程的优先级值来判定进程调度的优先级，而优先级的值就是上面所提到的PR与nice来控制与体现了。
  • nice的值可以通过nice命令来修改的，而需要注意的是nice值可以调整的范围是-20 ~ 19，其中root有着至高无上的权力，既可以调整自己的进程也可以调整其他用户的程序，并且是所有的值都可以用，而普通用户只可以调制属于自己的进程，并且其使用的范围只能是 0 ~ 19，因为系统为了避免一般用户抢占系统资源而设置的一个限制。 
# 打开一个程序放在后台，或者用图形界面打开
nice -n -5 vim &

# 用 ps 查看其优先级
ps -afxo user,ppid,pid,stat,pri,ni,time,command | grep vim

# 还可以用 renice 来修改已经存在的进程的优先级
renice -5 pid