task_struct

linux中的每个进程都是由一个task_struct数据结构进行描述，即通常所说的“进程控制块，PCB”，容纳了一个进程的所有信息

linux内核中并没有thread这一个概念，所有的线程在linux内核中被看作是标准进程，仅是一个与其他进程共享某些特定资源的进程，每个线程都有独立的task_struct

显示进程状态指令

ps -aux

当使用 ps -aux 时，可以输出当前linux系统的运行的进程的状态快照（即不会动态变化，注意 top 指令会动态刷新）
Image [10].png

  • USER：当前进程的所属用户
  • PID：进程ID
  • %CPU：占用的CPU使用率
  • %MEM：占用的物理内存百分比
  • VSZ：占用的虚拟内存量
  • RSS：占用的固定的内存量
  • TTY：终端的次要装置号码（minor device number of tty），示例中的TTY列都是“？”，是表示这些进程不属于任何TTY，因为它们是由系统启动的，tty1-tty6 是本机上面的登入者程序，若为 pts/0 等等的，则表示为由网络连接进主机的程序。
    Image [11].png

  • STAT：该进程的状态，有下一个板块的几个状态，D，R，S，T，Z是ps指令标识进程的5种状态码

    • R（TASK_RUNNING）：正在运行或者可运行。
      而同一时刻可能有多个进程处于可执行状态，这些进程的task_struct结构（进程控制块）被放入对应CPU的可执行队列中（一个进程最多只能出现在一个CPU的可执行队列中）。进程调度器的任务就是从各个CPU的可执行队列中分别选择一个进程在该CPU上运行。

    • S（TASK_INTERRUPTIBLE）：可中断的睡眠状态
      处于这个状态的进程因为等待某某事件的发生（比如等待socket连接、等待信号量），而被挂起。这些进程的task_struct结构被放入对应事件的等待队列中。当这些事件发生时（由外部中断触发、或由其他进程触发），对应的等待队列中的一个或多个进程将被唤醒。一般情况下，进程列表中的绝大多数进程都处于TASK_INTERRUPTIBLE状态（除非机器的负载很高）。
      Image [12].png像 epoll_server_write_event_et 就是处于监听socket的状态，因此是 S 状态

    • D（TASK_UNINTERRUPTIBLE）：不可中断睡眠
      （通常是在进行IO操作）
      与TASK_INTERRUPTIBLE状态类似，进程处于睡眠状态，但是此刻进程是不可中断的。不可中断，指的并不是CPU不响应外部硬件的中断，而是指进程不响应异步信号。收到信号不唤醒和不可运行，进程必须等待直到有中断发生，通常是在进行IO操作。kill -9 无法杀死该状态下的进程了！
      该状态的意义在于，使内核的某些流程不可被打断。

    • T（TASK_STOPPED or TASK_TRACED）：暂停状态或跟踪状态
      向进程发送一个SIGSTOP信号，它就会因响应该信号而进入TASK_STOPPED状态，除非该进程本身处于TASK_UNINTERRUPTIBLE状态而不响应信号。（SIGSTOP与SIGKILL信号一样，是非常强制的。不允许用户进程通过signal系列的系统调用重新设置对应的信号处理函数。）向进程发送一个SIGCONT信号，可以让其从TASK_STOPPED状态恢复到TASK_RUNNING状态。
      当进程正在被跟踪时，它处于TASK_TRACED这个特殊的状态。“正在被跟踪”指的是进程暂停下来，等待跟踪它的进程对它进行操作。比如在gdb中对被跟踪的进程下一个断点，进程在断点处停下来的时候就处于TASK_TRACED状态。而在其他时候，被跟踪的进程还是处于前面提到的那些状态。对于进程本身来说，TASK_STOPPED和TASK_TRACED状态很类似，都是表示进程暂停下来。
      而TASK_TRACED状态相当于在TASK_STOPPED之上多了一层保护，处于TASK_TRACED状态的进程不能响应SIGCONT信号而被唤醒。只能等到调试进程通过ptrace系统调用执行PTRACE_CONT、PTRACE_DETACH等操作（通过ptrace系统调用的参数指定操作），或调试进程退出，被调试的进程才能恢复TASK_RUNNING状态。
    • Z（TASK_DEAD - EXIT_ZOMBIE）：退出状态，此时为僵尸进程
      进程在退出的过程中，处于TASK_DEAD状态。
      在这个退出过程中，进程占有的所有资源将被回收，除了task_struct结构（以及少数资源）以外。于是进程就只剩下task_struct这么个空壳，故称为僵尸。
      之所以保留task_struct，是因为task_struct里面保存了进程的退出码、以及一些统计信息。而其父进程很可能会关心这些信息。比如在shell中，$?变量就保存了最后一个退出的前台进程的退出码，而这个退出码往往被作为if语句的判断条件。
      当然，内核也可以将这些信息保存在别的地方，而将task_struct结构释放掉，以节省一些空间。但是使用task_struct结构更为方便，因为在内核中已经建立了从pid到task_struct查找关系，还有进程间的父子关系。释放掉task_struct，则需要建立一些新的数据结构，以便让父进程找到它的子进程的退出信息。父进程可以通过wait系列的系统调用（如wait4、waitid）来等待某个或某些子进程的退出，并获取它的退出信息。然后wait系列的系统调用会顺便将子进程的尸体（task_struct）也释放掉。
      子进程在退出的过程中，内核会给其父进程发送一个信号，通知父进程来“收尸”。这个信号默认是SIGCHLD，但是在通过clone系统调用创建子进程时，可以设置这个信号。
    • X（TASK_DEAD - EXIT_DEAD）：退出状态，进程即将被销毁
    • < ：高优先级
    • N ：低优先级
    • L：页面锁定在内存
    • s：进程的领导者（在他之下有子进程）
    • l：多线程
    • +：在后台的进程组
  • TIME：进程已消耗的CPU时间
  • COMMAND：启动进程的命令

ps -ef

Image [13].png

  • PID：进程ID
  • PPID：父进程ID
  • C：CPU占用值
  • STIME：开启时间

ps -lax

Image [14].png

  • F：进程标识
  • NI：谦让度
  • WCHAN：正在等待的进程资源
    Image [15].pngepoll_server_write_event_et 正在等待 SyS_ep

top

Image [16].png

第一行：top命令当前信息
  • 13:42:57 ：运行开始时间（top指令是动态刷新）
  • up 3:57 ：已运行时间
  • 1 user：当前系统的登录用户
  • load average：0.00, 0.00, 0.00 ：1分钟、5分钟、15分钟的平均负载

第二行：任务信息
  • 238 total ：当前的总任务数
  • 2 running：正在运行的进程
  • 235 sleeping：休眠中的进程
  • 0 stopped：暂停的进程
  • 1 zombie：僵尸进程

第三行：cpu状态信息
  • 2.0 us（user space）：用户控件占用CPU的百分比
  • 3.0 sy（sysctl）：内核控件占用CPU的百分比
  • 0.0 ni ：改变过优先级的进程占用CPU的百分比
  • 89.8 id（idolt）：空闲CPU百分比
  • 5.1 wa（wait）：IO等待占用CPU的百分比
  • 0.0 hi（Hardware IRQ）：硬中断占用CPU的百分比
  • 0.1 si（Software IRQ）：软中断占用CPU的百分比，如果软中断过多，可以使用指令查证软中断类型的统计，然后分析是哪些软中断过多，比如网络软中断NET_RX，就要查证哪个网卡有大量的网络包进来，进而使用tcpdump抓包，分析来源，甄别非法地址，或者硬件升级
  • 0.0 st ：当前虚拟机被hypervisor偷去的CPU时间

第四行：内存状态
  • 8160856 total ：总内存量
  • 6721228 free ：剩余内存量
  • 786512 used ：已使用的内存量
  • 653116 buff/cache ：缓存的内存量

第五行：swap交换区状态
  • 8384508 total ：总交换区大小
  • 8384508 free ：剩余交换区大小
  • 0 used ：已使用的交换区大小（0表示系统内存足够，不需要使用到swap交换区）
  • 7123088 avail Mem ：缓冲的交换区大小

swap 分区是将某块特殊的硬盘空间，需要手动划分，当实际物理内存不够用时，操作系统会从内存中取出一部分暂时不用的数据，放在交换分区，这种做法会使运行效率大大降低。因此要避免使用swap分区，当出现使用时应该加大本机物理内存。
free -m：可以查看物理内存和swap分区的大小和使用情况

第六行：进程状态
  • PID：进程id
  • USER：进程所有者
  • PR：进程优先级
  • NI：nice值（nice值意为“友好”，因此等级越高，执行的优先级更高）。负值表示高优先级，正值表示低优先级。和PR（也是PRI）的区别在于此值时静态的，而PR是动态的，PR_new = PR_old + NI
  • VIRT：进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES
    1. 进程需要的虚拟内存大小，包括进程使用的库、代码、数据等
    2. 加入进程申请100m的内存，但是实际只使用了10m，此处的参数还是会增加100m，而不是实际的使用量
  • RES：进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA
    1. 进程当前使用的内存大小，不包括swap out
    2. 包含其他进程的共享
    3. 如果申请100m的内存，实际使用10m，该参数只增长10m
  • SHR：共享内存大小，单位kb
    1. 除了自身进程的共享内存，也包括其他进程的共享内存
    2. 虽然进程只是用了几个共享库的函数，但它包含了整个共享库的大小
    3. 计算某个进程所占的物理内存大小公式：RES -SHR
    4. swap out 后，该参数会降下来
  • S：进程状态。D=不可中断的睡眠状态 R=运行 S=睡眠 T=跟踪/停止 Z=僵尸进程
  • %CPU：上次更新到现在的CPU时间占用百分比
  • %MEM：进程使用的物理内存百分比
  • TIME+：进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
  • COMMAND：进程名称（命令名/命令行）