Linux进程和作业管理

一、基本概念认识

用户空间：用户代码在CPU上执行时的状态，我们称之为用户态，也成为用户空间
内核空间：当用户空间的应用程序需要调用硬件功能时，这个时候需要应用程序发起系统调用，因为只有内核才具有对硬件操作的直接权限，此时会把内核代码加载到CPU上执行，我们把这个状态称之为内核态，也称之为内核空间，此时由应用程序发起的系统调用，也称之为软中断。
内核基本功用：进程管理、文件系统、网络功能，内存管理、驱动程序、安全功能
模式切换：也就是从用户空间<—>内核空间之间的切换，或者进程间的切换，此切换的过程会涉及到一系列的操作，比如：保存现场—>恢复现场，此过程称为上下文切换，此切换的过程会产生一定的开销，现场状态字数据被保存在CPU的寄存器中。
进程Process：运行中的程序的一个副本，同一个程序可以被执行多次
Linux内核存储进程信息的固定格式：task struct，结构体，多个任务的task struct组织的链表：task list，所以进程本质上就是在内存上的一段抽象的数据结构
进程创建
init 初始化进程，负责一切用户空间进程管理的进程
父子关系
进程：每一个进程都由其父进程创建，第一个进程为init，CentOS7为systemd
CentOS 5：SysV init
CentOS 6：upstart
CentOS 7：systemd
fork()，系统调用，当要创建一个新的进程时，由init向内核空间发起一个fork()的系统调用，然后clone()自己的数据（拥有自己的独立内存空间）
进程优先级
0-139：
1-99：实时优先级，数字越大优先级越高
100-139：静态优先级，数字越小优先级越高
Nice值：
-20，19（100<——>139）
140个优先级队列，每个优先级一个队列,每一个优先级队列又分为两个队列，一个是运行队列，一个是过期队列
常驻内存集：不能被置换到交换分区的内存数据
虚拟内存集：可以被置换的数据
IPC：Inter Process Communication,进程间通信
同一主机的通信方式：
signal
shm：shared memory
semerphor
不同主机通信方式：
rpc：remote procecure call
socket：
进程类型：
守护进程daemon：在系统引导过程中启动的进程，跟终端无关的进程
前台进程：跟终端相关，通过终端启动的进程
注意：也可以把在前台启动的进程送往后台，以守护模式运行
进程的分类：
CPU-Bound：CPU密集型
IO-Bound：IO密集型
进程状态
运行态：running
就绪态：ready
睡眠态：
可中断睡眠：interruptable
不可中断睡眠：uninterruptable
停止态：暂停与内存中，但不会被调度，除非手动启动之：stopped
僵死态：zombie

Linux系统上进程查看与管理工具
pstree、ps、pidof、pgrep、top、htop、glance、pmap、vmstat、dstat、kill、pkill、job、bg、fg、nohup、nice、renice、killall…

二、进程查看与管理命令

2.1 pstree命令

用户进程树查看，安装包psmisc, yum install -y psmisc即可

2.2 ps命令

列出当前所有进程，这些信息都是从/proc/#/里的文件获取的，#号代表每一个进程ID，每个进程都有独立的文件夹，里面描述了进程相关的所有详细信息
格式：ps [options]
选项有三种风格，无”-“，unix风格，有”-“BSD风格，两个”—“，长选项
启动进程的方式：
系统启动过程中自动启动：与终端无关的进程
用户通过终端启动：与终端相关的进程
选项：BSD风格
a ：所有与终端相关的进程
x ：所有与终端无关的进程
u：以用户为中心来组织进程状态信息显示
常用组合之一：# ps aux

输出字段含义解释：
VSZ：虚拟内存集，
RSS：常驻内存集，就是不能被置换到swap交换分区的内存集
STAT：状态，进程运行状态，状态又可以分为如下几种
R：running
S：Interruptable
D：uninterruptable
T：Stoped
Z：zombie
+：前台进程
l：多线程进程
N：低优先级进程
<：高优先级进程
s：session leader，比如shell终端
选项：unix风格
-e：显示所有进程
-f：显示完整格式的进程信息
-F :显示完整格式的进程信息，信息比-f多一些
-H：以层级结构显示进程相关信息
-o:自定义显示字段
o field1,field2…:自定义要显示字段列表，以逗号分开
常用的field：pid,ni,prl,psr,pcpu,stat,comm,tty,ppid,rtprio
常用组合：-ef
常用组合3：-eFH
常用组合4：-eo、axo

输出字段含义解释：
C:cpu 使用率
PSR：运行在哪颗CPU之上

2.3 pgrep，pkill命令

格式：pgrep [options] pattern
选项
-u uid：显示指定用户的进程
-U uid：显示指定用户的进程
-t TERMINAL:与指定的终端相关的进程
-l：显示进程名
-a：显示完整格式的进程名
-P pid：显示此进程的子进程
pidof命令：根据进程名，取其PID,#pidof sshd —>#pgrep sshd

2.4 top命令

显示linux系统的进程信息

排序：在交互式命令下可以通过命令调整输出
P：以占据CPU百分比进行排序
M：以占据内存百分比进行排序
T：以累计占用CPU时间进行排序
1 ：可以显示各个CPU核心的利用率
其余交互命令：
退出命令：q
修改刷新时间间隔：s
终止指定的进程：k
首部信息：
uptime信息：按”l”键可以显示或屏蔽此行信息，此行信息可以通过uptime命令获取，uptime：显示系统 时间、运行时长以及平均负载，过去1分钟、5分钟、15分钟的平均负载，等待运行的进程队列长度
task及cpu信息：按”t”键可以显示或屏蔽此行信息
内存信息：按”m”键可以显示或屏蔽此行信息
选项：
-d #:指定刷新时间间隔，默认3秒
-b：以批次方式显示
-n #：显示多少批次

2.5 htop命令

系统不自带此命令，此命令同top没有较大区别，只是使用方法有一定的区别，可以理解为top工具的增强版本，需要额外安装此工具，yum install -y htop
选项：
-d #：指定延迟时间间隔
-u UserName：仅显示指定用户的进程
-s COLUME：以指定字段进行排序
子命令：
l：显示选定的进程打开文件
s：跟踪选定的进程的系统调用
t：以层级关系显示各个进程状态
a：将选定的进程绑定至某个指定的CPU核心

2.6 vmstat命令

vmstat [options] [delay [count]]

procs：
r：等待运行的进程的个数，CPU上等待运行的任务的队列长度
b：处于不可中断睡眠态的进程个数，被阻塞的任务队列的长度
memory：
swpd：交换内存使用总量
free：空闲的物理内存总量
cache：用于cache的内存总量
buffer：用于buffer的内存总量
swap：
si：数据进入swap的数据速率（kb/s）
so：换出，数据离开swap的速率（kb/s）
io：
bi：从块设备读入数据到系统（内存）的速率（kb/s）
bo：保存数据到块设备的速率（kb/s）
system：
in：interrupts，中断速率
cs：上下文切换的速率context switch
cpu：
us：用户空间所占据时间百分比
sy：系统调用所用时间百分比
id：空闲百分比
wa：等待io百分比
st：被偷走的百分比
选项：
-s：显示内存统计数据

2.7 pmap命令

显示一个进程的内存映射表
pmap [OPTIONS] PID
选项：
-x：详细信息
另一种查看方式：cat /proc/PID/maps

2.8 glances命令

系统不带此命令，需安装，yum install -y glances,同top类似
常用选项：
-b：以Byte为单位显示网卡数据速率
-d：关闭磁盘IO模块
-m：关闭mount模块
-n：关闭network模块
-t #：刷新时间间隔
-1：每个CPU的相关数据单独显示
-o：指定输出格式
-o {HTML|CSV}：输出格式：
-f /PATH/TO/SOMEDIR：设定输出文件的位置
C/S模式下运行glances命令：
服务模式：
glances -s -B IPADDR
客户端模式：
glances -c IPADDR，监听某个IP上

2.9 dstat命令

dstat [-afv] [options][delay[count]]
常用选项：
-c，显示CPU的相关信息
-d，显示磁盘的相关信息
-g，显示page相关的统计数据
-m，内存统计数据
-n，网络的相关统计数据
-p，进程的相关统计数据
-r，IO请求的相关统计数据
-s，sawp的相关统计数据
—tcp
—udp
—raw
—socket
—ipc
—top-cpu；显示最占用cpu的进程
—top-io：最占用IO的进程
—top-mem：最占用内存的进程
—top-lantency：延迟最大的进程

3.10 kill命令

终止进程，向进程发送信号，用于向进程发送信号，以实现对进程的管理
显示当前系统的可用信号
# kill -l [signal]
每个信号的标识方法有三种
1、信号的数字标识
2、信号的完整名称
3、信号的简写名称
向进程发送信号
kill [-s signal | -SIGNAL] pid
常用信号：
1 SIGHUP：无需关闭进程而让其重读配置文件
2 SIGINT：终止正在运行的进程，同Ctrl +C功能一样
9 SIGKILL：杀死运行中的进程（强制杀死，）
15 SIGTERM：终止正在运行中的进程（优雅终止）
18 SIGCONT：继续暂停的进程，可以把在后台的程序调回前台
19 SIGSTOP：暂停程序，同Ctrl+Z

3.11 killall命令

根据进程名来杀死进程
killall [-SIGNAL] PSNAME

三、jobs作业管理以及优先级nice调整

3.1 前后台作业调度

前台作业（foregroud）：通过终端启动，且启动后会一直占据终端
后台作业（background）：可以通过终端启动，但启动后即转入后台运行（释放终端）
如何让作业运行于后台，被送往后台的作业并没有运行，而是处于停止状态，使用bg命令可以在后台运行
1、运行中的作业
Ctrl+z
2、尚未启动的作业
# COMMAND &
注意：此类作业虽然被送往后台，但其依然与终端相关，如果希望把送往后台的作业剥离与终端的关系
使用# nohup COMMAND &
查看所有作业：
# jobs
实现作业控制的常用命令
# fg [[%]JOB_NUM],把指定的作业调回前台

# bg [[%]JOB_NUM]，把送往后台的作业在后台继续运行

# kill %JUB_NUM，终止指定的作业

3.2 调整进程优先级

可以通过nice值调整的优先级范围：100-139
分别对应于：-20,19
进程启动时，其nice值默认为0，其优先级是120
nice命令：
已指定的nice值启动并运行命令
# nice [OPTIONS] [COMMAND [ARGU]…]
# nice -n NICE_VALUE COMMAND,以指定nice值运行
注意：仅管理员可以调低nice值
[root@scxiang ~]# nice -n -5 top

renice命令：
renice [-n ] NICE_VALUE PID 调整运行进程的nice值
查看nice值和优先级，ps命令即可查看
未涉及到命令：sar,tsar,iostat,iftop,nethog,…