9-17 linux进程查看和管理

Linux进程查看与管理
OS的基本功能：文件系统、网络功能、进程管理、内存管理、驱动程序、安全功能
程序=指令+数据
CPU：
特权指令
普通指令
程序执行环境：
内核模式：运行内核级指令
用户模式：运行普通指令
应用程序：
运行普通指令：直接运行于CPU
运行特权指令：通过system call
内存：8bits, 1byte
32bits, 2^32, 0-2^32-1, 2^10*2^10*2^10*2^2 bytes = 2^10*2^10*2^2 kilo bytes = 2^10*2^2 MB = 4GB
64bits, 2^64, 4billions 4G
4G: 1G, kernel
3G, app
ROM+RAM
ROM, RAM
地址空间：
物理地址空间
线性地址空间
IPC: Inter Process Communication
同一主机：
signal
semerphor
shm (shared memory)
不同主机：
rpc: remote procedure call
socket:
进程调度：
多任务：多进程同时运行
抢占式多任务
进程分类：
CPU bound: CPU密集型
I/O bound: IO密集型
进程优先级：
140：0-139
1-99：实时优先级，数字越大优先级越高
100-139：数字越小，优先级越高；
静态优先级
动态优先级
算法时间复杂度：Big O
O(1)
O(logn)
O(n)
O(n^2)
O(2^n)
进程创建：
请求发出者：进程
进程：fork(), clone()
COW: Copy On Writing
写时复制
进程的状态：
运行态：running
睡眠态：sleeping
可中断睡眠：interruptible
不可中断睡眠: uninterruptible
被IO阻塞的进程
就绪态：runnable
停止态：stopped，不可被调度为运行状态；
僵死态：zombie
进程管理：
task struct: 用于保存每个进程元数据信息
例如：pid, ppid, memory, thread, files
task list: 用一种称作“链表”的数据结构来保存每个进程的task struct
进程切换：context switch
保存现场：
恢复现场：
OS: 提供虚拟的计算机，进而能够将有限资源借助于“保护”机制分配多个同时运行的程序，即“进程”使用，从而实现了所谓的多任务；
进程：
线程：tread
共享进程的资源，如打开文件等；
更轻量的、可被单独调度的运行单元；
LWP：Light Weight Process
Linux进程查看及管理工具：top, pstree, ps, pidof, pgrep, pkill, htop, glances, pmap, vmstat, dstat, iostat, sar, kill, job, bg, fg
Linux系统上除init以外的所有子进程，都是由其父进程fork()自身而来，遵循COW机制；进程展现为“进程树”;
pstree命令：
进程树查看；
-p: 显示各进程的PID；
ps: process state
Linux运行中的内核的相关信息是通过/proc伪文件系统输出的；各进程都有一个以其PID命名的子目录，每个子目录中有许多文件存储了进程的相关状态信息；
显示的是ps命令执行时，系统上当前进程状态信息的快照；所以，为静态结果；
支持众多选项：
BSD风格
SysV风格
根据进程启动时是否是通过终端上的用户接口交互式启动的，进程可分为两类：
与终端相关的进程: a
与终端无关的进程: x
以用户为中心组织进程状态信息显示：u
常用选项组合1：axu
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
VSZ: Virtual memory Size
线性地址空间占用的空间大小；
RSS：常用驻内存集；指不可以被交换至swap空间的数据占据空间大小；
STAT：进程状态
R: running，运行状态；
S：interruptible sleeping，可中断睡眠
D：uniterruptible sleeping, 不可中断睡眠
T: stopped
Z: zombie
s: session leader
+: 前台进程，占据着某终端
l: 多线程进程
<: 高优先级进程
N: 低优先级进程
START: 启动时间
TIME: 占据CPU累积时长
COMMAND: 启动当前进程或线程的命令行程序，[]表示为内核线程；
常用选项组合2: -ef
-e: 显示所有进程；
-f: 显示丰富格式信息
常用选项组合3：-eFH
-F: 显示额外信息
-H: 以层级形式显示进程间关系；
自定义需要显示的信息：axo
ps axo pid,command,psr,pri,ni
psr: 当前进程运行的CPU编号；
pri: 当前进程的优先级；
ni: 当前进程的nice值；
-20, 19
pgrep:
语法格式：pgrep [OPTIONS] "PATTERN"
-U UID：仅显示以指定用户身份运行的进程；
-G GID
-l: 显示PID和进程名；
pidof:
pidof PROGRAM
PROGRAM: 给定命令行程序
top命令：
有许多交互式的子命令；
P：以占据的CPU百分比大小排序；
M：以占据Memory空间大小排序；
T：CPU累积占用时间排序；
l: 是否显示系统负载行；
队列长度的合理区间：CPU颗数*0.7
t: 是否显示进程摘要信息及CPU负载状态；
Cpu(s): 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni,100.0%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
us: user space
sy: system (kernel space)
ni: nice
id: idle
wa: wait io
hi: hardware interrupt
si: software interrupt
st: stolen, 被虚拟机“偷走”的百分比
1：平均或单独显示CPU的负载状态；
m: 是否显示内存相关的状态信息；
q: 退出命令
s: 修改延迟时长
k: 终止指定进程
top命令的选项：
-b: batch，批次显示
-n #: 显示的批次数量
-d #: 指明延迟时长
uptime命令: 显示当前系统时间，运行时长，登录用户数及系统平均负载；
命令总结：pstree, ps, pgrep, top, uptime, pidof

回顾：
进程管理
task struct: 每个进程的元数据信息，例如进程的pid，ppid, thread, files
task list: 任务列表，链表

进程的线性地址空间：
Text Segment
Data Segment
BSS Segment
Heap
Stack

进程状态：
就绪态，运行态，睡眠（可中断，不可中断），停止态，僵死态

进程优先级：
实时优先级
静态优先级：
100-139
动态优先级

进程查看基本工具：pstree, ps, top, pidof, pgrep, uptime
ps: axu, -ef, -eFH, axo
top: P,M,T,l,t,m,s,q,k

Linux进程查看与管理(2)

htop:
交互式命令：
u: 过滤仅显示选定用户的进程；
s: 跟踪选定的进程所发起的系统调用；
l: 显示选定进程所打开的文件；
t: 显示进程的层次结构；
a: 设定进程的cpu亲缘性；（将选定的进程绑定在指定的CPU上）

选项：
-d #: 延迟时长
-u USERNAME: 仅显示指定用户的进程；
-s COLUMN: 根据指定的字段进行排序；

vmstat命令：

用法：vmsate [delay [count]]

procs:
r: 等待运行的进程的个数；（队列长度）
b：处理不可中断睡眠状态的进程的个数；（即IO阻塞队列长度）

memory：
swpd: 交换内存使用量；
free: 空间的物理内存量；
buffer: 用于buffer的内存总量；
cache: 用于cache的内存总量；

swap：
si: 数据进入swap中的速率(kb/s)
so: 数据离开swap的速率(kb/s)

io
bi: 从块设备读入数据到系统的速率(kb/s)
bo: 保存数据至块设备的速率(kb/s)

system
in: 中断速率
cs: 进程切换的速率

cpu
us:
sy:
id:
wa:
st:

选项：
-s：显示内存的状态统计数据

/proc/#接口：

pmap: 查看指定进程的内存映射关系；
pmap [OPTIONS] pid...
-x: 显示扩展信息

cat /proc/#/maps

glances:
glances [-bdehmnrsvyz1] [-B bind] [-c server] [-C conffile] [-p port] [-P password] [--password] [-t refresh] [-f file] [-o output]

常用选项：
-b: 以Byte/s为单位显示网卡设备数据交换速率；
-d: 关闭磁盘I/O功能模块；
-f /PATH/TO/SOMEFILE：设置输出文件的位置及格式；
-o {HTML|CSV}:
-m: 关闭mount功能模块
-n: 关闭网络功能模块
-r: 关闭进程列表功能模块
-t #: 指定延迟时长，默认为3秒；
-1：单独显示每颗CPU相关负载数据信息；

glances支持远程模式：
即可以以C/S模式工作：
Server: 以监听模式启动glances；
Client: 以远程模式启动glances，远程连入指定服务器，并Server上的相关性能数据；

服务模式：
glances -s -B IPADDR
-B: 用于指明监听的本地地址；

客户端模式：
glances -c IPADDR
-c: 用于连入的服务器的地址；

dstat: 整合了vmstat, iostat, netstat and ifstat四款工具的功能；
dstat [-afv] [options..] [delay [count]]

-c: 显示cpu性能指标相关的统计数据；
-d: 显示disk相关的速率数据；
-g: 显示page相关的速率数据；
-i: 显示interrupt相关的速率数据；
-l: 显示load average相关的统计数据；
-m: 显示memory相关的统计数据；
-n: 显示网络收发数据的速率；
-p: 显示进程相关的统计数据，
-r: io请求的速率；
-s: 显示swap的相关数据
-y: 显示系统相关的数据，包括中断和进程切换；

--top-cpu：显示最占用CPU的进程；
--top-bio：显示最消耗block io的进程；
--top-io：最占用io的进程；
--top-mem：显示最占用内存的进程；

--ipc: 显示进程间通信相关的速率数据；
--raw: 显示raw套接的相关的数据；
--tcp: 显示tcp套接字的相关数据；
--udp: 显示udp套接字的相关数据；
--unix: 显示unix sock接口相关的统计数据；
--socket:

-a: -cdngy

IPC: 进程间通信
常见形式：
message queue
semerphore
shared memory
signal

signal: 传递给进程的短小信息
Linux主机支持的进程间可用到的信息：
(1) kill -l
(2) man 7 signal

向进程发信号：
kill [-SIGNAL] PID
默认的信号为SIGTERM；

信号表示方式：
(1) 完整名称，例如SIGINT
(2) 简写名称，例如INT
(3) 数据代称，例如2
常用信号：
SIGHUP: 1, 通知进程重读其配置文件以让新的配置生效，但不用重新启动进程；
SIGINT：2, 打断正在运行中的进程，相当于键盘组合键Ctrl+c
SIGKILL：9, 强行中止正在运行中的进程
SIGTERM： 15, 安全中止正在运行中的进程
SIGSTOP： 19, 暂停进程
SIGCONT： 18, 继续运行指定进程

kill相似的一组进程：
killall [-SIGNAL] PROGRAM

命令总结：htop, vmstat, glances, dstat, kill, killall

作业管理：
前台作业：通过终端启动，并且在停止之前也会一直占据终端；
后台作业：作业启动之时与终端无关，或者是在前台启动，但启动后转为与终端无关模式运行；

如何让作业运行于后台？
1、对于已经启动并处于运行中的作业：
Ctrl+z

Note: 作业被送往后台后，默认处于stopped状态；
2、对于尚未启动的作业：
COMMAND &

注意: 此两类方式相关作业，仍然与终端相关；这意味着，终端终止，将会导致与此终端相关的所有作业被终止；

剥离进程与终端的关系：
# nohup COMMAND &

作业查看：

jobs命令
作业号、作业状态、启动命令行程序

作业控制命令：
fg [[%]job_num]：把指定的作业调回前台；
bg [[%]job_num]：把调往后台的指定的作业启动起来，让其后台默默运行；但此作业必须支持运行于后台；
kill [%job_num]：终止指定的作业；

进程优先级调整：
静态优先级：
通过指定进程的nice值来调整其优先级；用户 空间运行的进程一般都有其nice值；
nice值： -20, 19
优先级： 100, 139

默认启动进程时，其nice值为0, 其优先级为120；

(1) 对于尚未启动的进程：
# nice -n N COMMAND

(2) 对于已经启动并处于运行中的进程：
# renice -n N PID

注意：普通用户仅能够调大nice，调低优先级；

尚未讲到的命令：sar, iostat, ifstat, tsar；

命令总结：jobs, fg, bg, nice, renice

博客作业：进程管理工具htop/glances/dstat的使用;