1. ps命令
进程是在你的系统上运行的程序。它们由内核管理,每个进程都有一个与之关联的ID,称为**进程ID(PID)**。这个PID是按照进程创建的顺序分配的。
运行ps命令查看正在运行的进程列表:
ubuntu@ubuntu:~$ ps
PID TTY TIME CMD
3309 pts/1 00:00:00 bash
3794 pts/1 00:00:00 ps
ubuntu@ubuntu:~$
PID:进程ID TTY:控制与进程相关联的终端 TIME:总CPU使用时间 CMD:可执行/命令的名称
如果你看一下ps的man手册,你会发现有很多命令选项可以传递,它们会根据你想使用的选项而变化输出结果。
ubuntu@ubuntu:~$ ps --help all
Usage:
ps [options]
Basic options:
-A, -e all processes
-a all with tty, except session leaders
a all with tty, including other users
-d all except session leaders
-N, --deselect negate selection
r only running processes
T all processes on this terminal
x processes without controlling ttys
Selection by list:
-C <command> command name
-G, --Group <GID> real group id or name
-g, --group <group> session or effective group name
-p, p, --pid <PID> process id
--ppid <PID> parent process id
-q, q, --quick-pid <PID>
process id (quick mode)
-s, --sid <session> session id
-t, t, --tty <tty> terminal
-u, U, --user <UID> effective user id or name
-U, --User <UID> real user id or name
The selection options take as their argument either:
a comma-separated list e.g. '-u root,nobody' or
a blank-separated list e.g. '-p 123 4567'
Output formats:
-F extra full
-f full-format, including command lines
f, --forest ascii art process tree
-H show process hierarchy
-j jobs format
j BSD job control format
-l long format
l BSD long format
-M, Z add security data (for SELinux)
-O <format> preloaded with default columns
O <format> as -O, with BSD personality
-o, o, --format <format>
user-defined format
s signal format
u user-oriented format
v virtual memory format
X register format
-y do not show flags, show rss vs. addr (used with -l)
--context display security context (for SELinux)
--headers repeat header lines, one per page
--no-headers do not print header at all
--cols, --columns, --width <num>
set screen width
--rows, --lines <num>
set screen height
Show threads:
H as if they were processes
-L possibly with LWP and NLWP columns
-m, m after processes
-T possibly with SPID column
Miscellaneous options:
-c show scheduling class with -l option
c show true command name
e show the environment after command
k, --sort specify sort order as: [+|-]key[,[+|-]key[,...]]
L show format specifiers
n display numeric uid and wchan
S, --cumulative include some dead child process data
-y do not show flags, show rss (only with -l)
-V, V, --version display version information and exit
-w, w unlimited output width
--help <simple|list|output|threads|misc|all>
display help and exit
For more details see ps(1).
常用的操作命令:
ps aux
USER:有效用户(我们正在使用其访问权限的用户) PID:进程号 %CPU: CPU使用时间除以进程运行时间 %MEM:进程的常驻集大小与机器上物理内存的比率 VSZ:整个进程的虚拟内存使用情况 RSS:常驻集大小,任务使用的非交换物理内存 TTY:控制与进程关联的终端 STAT:进程状态码 START:进程的开始时间 TIME:总CPU使用时间 COMMAND:可执行文件/命令的名称
另一个非常有用的命令是top命令,top为你提供有关系统上运行的进程的实时信息,而不是快照。默认情况下,你会每10秒刷新一次。top是一个非常有用的工具,可以查看哪些进程占用了大量资源。此处我们对top命令不做过多的讲解,想了解的小伙伴可以查看我之前的文章,有对top命令做详细的讲解。
2. 进程的细节
在我们深入了解进程的更多实际应用之前,我们必须了解它是什么以及它是如何工作的。
我们上面说过,进程是系统上正在运行的程序,更准确地说,它是系统分配内存、CPU、I/O以使程序运行的过程。一个进程是一个正在运行的程序的实例,打开3个终端窗口,在两个窗口中运行cat命令,不传递任何选项(cat进程将作为一个进程保持打开状态,因为它期望stdin)。现在在第三个窗口运行:ps aux | grep cat
。将看到cat有两个进程,尽管它们调用的是同一个程序。
内核负责进程,当我们运行一个程序时,内核将程序的代码加载到内存中,确定和分配资源,然后监视每个进程:
进程的状态 进程正在使用和接收的资源 进程所有者 进程信号处理 基本上所有的其他事情
所有进程都在占用资源,内核的工作是确保进程根据自身需求获得正确数量的资源。当一个进程结束时,它所使用的资源将被释放给其他进程使用。
3. 进程创建
当创建一个新进程时,现有进程基本上会使用称为fork系统调用的函数克隆自己。fork系统调用创建了一个基本相同的子进程,这个子进程有一个新的进程ID(PID),原始进程成为它的父进程,并有一个称为父进程ID PPID的东西。之后,子进程可以继续使用其父进程之前使用的相同程序,或者更经常地使用execve系统调用来启动一个新程序。这个系统调用破坏了内核为该进程设置的内存管理,并为新程序设置了新的内存管理。
l选项为我们提供了正在运行的进程的“长格式”甚至更详细的视图。你会看到一个标记为PPID的列,这是父ID。现在看看你的终端,你将看到正在运行的进程是你的shell,因此在我的系统上有一个运行bash的进程。现在请记住,当你运行ps l
命令时,是从运行bash的进程中运行它的。bash shell的PID是ps l命令的PPID。
当系统启动时,内核创建了一个名为init的进程,它的PID为1。除非系统关闭,否则无法终止init进程。它以根权限运行,并运行许多保持系统运行的进程。
4. 进程终止
上面我们知道创建进程时会发生什么,那么当我们不再需要它时会发生什么呢?
进程可以使用_exit
系统调用退出,这将释放进程用于重新分配的资源。因此,当一个进程准备终止时,它会用一个叫做终止状态的东西让内核知道它为什么要终止。通常情况下,状态为0表示进程终止成功。然而,这还不足以完全终止一个流程。父进程必须通过使用等待系统调用来确认子进程的终止,这是为了检查子进程的终止状态。
孤儿进程当父进程在子进程之前死亡时,内核知道它不会得到一个等待调用,所以它会让这些进程成为“孤儿”,并将它们置于init(记住所有进程的父进程)的照顾下。init将终为这些孤儿执行等待系统调用,以便它们可以终止。
僵尸进程当子进程终止而父进程还没有调用wait时会发生什么? 我们仍然希望能够看到子进程是如何终止的,因此即使子进程完成了,内核也会将子进程变成僵尸进程。子进程使用的资源仍然被释放给其他进程使用,但是进程表中仍然有这个僵尸进程的条目。僵尸进程也不能被杀死,因为它们在技术上是“死亡”的,所以你不能使用信号来杀死它们。终,如果父进程调用等待系统调用,僵尸进程将消失,这被称为“收割”。如果父进程没有执行等待调用,init将收养僵尸进程并自动执行等待并移除僵尸进程。僵尸进程太多可能是一件坏事,因为它们会占用进程表上的空间,如果它被填满,就会阻止其他进程运行。
5. 信号
信号是对进程的通知,告诉它发生了什么事情。
为什么有信号?
它是软件中断,有很多用途:
用户可以输入一个特殊的终端字符(Ctrl-C)或(Ctrl-Z)来终止、中断或挂起进程 硬件问题发生时,内核想要通知进程 软件问题发生时,内核想要通知进程 进程通信的方式
信号处理
当一个信号由某个事件生成时,它被传递给一个进程,在传递之前它被认为处于挂起状态。当进程运行时,信号将被传递。但是,进程具有信号掩码,如果指定的话,它们可以将信号传递设置为阻塞。当一个信号被传递时,进程可以做很多事情:
忽略信号 “捕获”信号并执行特定的处理程序例程 进程可以终止,而不是正常的退出系统调用 阻塞信号,取决于信号掩码
常见的信号
每个信号都由具有符号名的整数定义,符号名的形式为SIGxxx。一些常见的信号是:
SIGHUP或HUP或1:挂机 SIGINT或INT或2:中断 SIGKILL或KILL或9:杀死 SIGSEGV或SEGV或11:分割错误 SIGTERM或TERM或15:软件终止 SIGSTOP或STOP:停止
数字会随着信号的变化而变化,所以通常用它们的名字来表示。
有些信号是不可阻挡的,例如SIGKILL信号。KILL信号杀死进程。
6. kill命令
可以发送终止进程的信号,这样的命令被命名为kill命令。
kill 12345
12345是要终止的进程的PID。默认情况下,它发送一个TERM信号。SIGTERM信号被发送到进程,进程释放其资源并保存其状态来请求终止进程。
还可以使用kill命令指定一个信号:
kill -9 12345
这将运行SIGKILL信号并终止进程。
SIGHUP, SIGINT, SIGTERM, SIGKILL, SIGSTOP信号
这些信号看起来都相似,但它们确实有不同之处。
SIGHUP 挂起,当控制终端关闭时发送给进程。例如,如果关闭了一个终端窗口,其中正在运行一个进程,那么将得到一个SIGHUP信号。 SIGINT 是一个中断信号,因此可以使用Ctrl-C,系统将尝试优雅地终止进程 SIGTERM 终止进程,但允许它先做一些清理工作 SIGKILL 杀死进程,不做任何清理 SIGSTOP 停止/挂起进程
7. 进程优先级
当你在电脑上同时运行多个程序时,比如Chrome、Microsoft Word或Photoshop,看起来这些进程是同时运行的,但事实并非如此。
进程使用CPU的时间,称为时间片。然后它们暂停几毫秒,另一个进程得到一点时间切片。默认情况下,进程调度以这种循环方式进行。每个进程都有足够的时间片,直到它完成处理。内核处理所有这些进程的切换,并且大多数时候它都做得很好。
进程无法决定何时以及多长时间获得CPU时间,如果所有进程正常运行,它们将大致获得相同数量的CPU时间。但是,有一种方法可以用一个不错的值来影响内核的进程调度算法。优先级它的意思是进程有一个数字来确定它们对CPU的优先级。数值高意味着进程很好,对CPU的优先级较低,数值低或为负数意味着进程不是很好,它想要尽可能多地获得CPU。
要更改进程优先级别,可以使用nice
和renice
命令:
nice -n 5 apt upgrade
renice 10 -p 3245
nice命令用于设置新进程的优先级。renice命令用于设置已存在进程的优先级。
8. 进程状态
我们再来看一下:ps aux
命令
在STAT列中,看到许多值。linux进程可以处于许多不同的状态。你将看到的常见的如下所示:
R: running或runnable,它只是在等待CPU处理它 S:可中断休眠,等待一个事件完成,例如来自终端的输入 D:不间断睡眠,不能被信号杀死或中断的进程,通常要让它们消失,你必须重新启动或修复问题 Z:僵尸进程,僵尸是正在等待收集其状态的终止进程 T: Stopped,已挂起/停止的进程
9. /proc文件系统
在Linux中一切皆文件,包括进程。进程信息存储在一个称为/proc文件系统的特殊文件系统中。
这里看到多个值,每个PID都有子目录。如果查看ps输出中的PID,则可以在/proc目录中找到它。
进入其中一个进程并查看该文件:
你能看到进程状态信息以及更详细的信息。/proc目录是内核查看系统的方式,因此这里有比ps中更多的信息。
10. Job控制
假设你正在一个终端窗口上工作,并且正在运行一个命令,该命令将花费很长时间。在它完成之前,你不能与shell交互,但是我们希望继续在我们的机器上工作,因此我们需要打开shell。我们可以控制我们的进程如何运行:
将工作发送到后台
在命令后添加&号将在后台运行该命令:
sleep 1000 &
sleep 1001 &
sleep 1002 &
查看后台进程
将进程从后台移动到前台
要将进程移出后台,只需指定所需的进程ID。如果不带任何选项地运行fg
,它将带回近的后台进程。