Linux基础 -- 进程管理
2017-09-08 00:00
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1、 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实时得查看进程的状态,以及系统的一些信息(如 CPU、内存信息等),
ps来静态查看当前的进程信息
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:
top
top 是一个在前台执行的程序,所以执行后便进入到这样的一个交互界面,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。
我们看到 top 显示的第一排,
内容 | 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 |
我们该如何看待这个load average 数据呢?
假设我们的系统是单 CPU、单内核的,把它比喻成是一条单向的桥,把CPU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沾满了,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 已经在全力的工作了,系统资源的用完了,但是还是有大量的进程在请求,在等待。若是这个值大于2,大于3,超过 CPU 工作能力的 2,3。而若是这个值 > 5 说明系统已经在超负荷运作了。【注释1】
这是单个 CPU 单核的情况,而实际生活中我们需要将得到的这个值除以我们的核数来看。我们可以通过一下的命令来查看 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 并不会去关注他;
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
通常我们都会先看 15 分钟的值来看这个大体的趋势,然后再看 5 分钟的值对比来看是否有下降的趋势。
查看 busybox 的代码可以知道,数据是每 5 秒钟就检查一次活跃的进程数,然后计算出该值,然后 load 从
/proc/loadavg中读取的。而这个 load 的值是如何计算的呢,这是 load 的计算的源码
#define FSHIFT 11 /* nr of bits of precision */ #define FIXED_1 (1<<FSHIFT) /* 1.0 as fixed-point(定点) */ #define LOAD_FREQ (5*HZ) /* 5 sec intervals,每隔5秒计算一次平均负载值 */ #define CALC_LOAD(load, exp, n) \ load *= exp; \ load += n*(FIXED_1 - exp); \ load >>= FSHIFT; unsigned long avenrun[3]; EXPORT_SYMBOL(avenrun); /* * calc_load - given tick count, update the avenrun load estimates. * This is called while holding a write_lock on xtime_lock. */ static inline void calc_load(unsigned long ticks) { unsigned long active_tasks; /* fixed-point */ static int count = LOAD_FREQ; count -= ticks; if (count < 0) { count += LOAD_FREQ; active_tasks = count_active_tasks(); CALC_LOAD(avenrun[0], EXP_1, active_tasks); CALC_LOAD(avenrun[1], EXP_5, active_tasks); CALC_LOAD(avenrun[2], EXP_15, active_tasks); } }
有兴趣的朋友可以研究一下,是如何计算的。代码中的后面这部分相当于它的计算公式
我们回归正题,来看 top 的第二行数据,基本上第二行是进程的一个情况统计
内容 | 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 |
内容 | 解释 |
---|---|
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 |
来看 top 的第四行数据,这一行基本上是内存的一个使用情况的统计了:
内容 | 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 |
313088 buffers | 用作内核缓存的内存量 |
系统的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
来看 top 的第五行数据,这一行基本上是交换区的一个使用情况的统计了
内容 | 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 |
列名 | 解释 |
---|---|
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。nice值中的 -20 到 19,中 -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。
其中 PR 中的 100 to 139 值部分有这么一个对应
PR = 20 + (-20 to +19),这里的 -20 to +19 便是nice值,所以说两个虽然都是优先级,而且有千丝万缕的关系,但是他们的值,他们的作用范围并不相同
VIRT 任务所使用的虚拟内存的总数,其中包含所有的代码,数据,共享库和被换出 swap空间的页面等所占据空间的总数
在上文我们曾经说过 top 是一个前台程序,所以是一个可以交互的
常用交互命令 | 解释 |
---|---|
q | 退出程序 |
I | 切换显示平均负载和启动时间的信息 |
P | 根据CPU使用百分比大小进行排序 |
M | 根据驻留内存大小进行排序 |
i | 忽略闲置和僵死的进程,这是一个开关式命令 |
k | 终止一个进程,系统提示输入 PID 及发送的信号值。一般终止进程用 15 信号,不能正常结束则使用 9 信号。安全模式下该命令被屏蔽。 |
1.2 ps 工具的使用
ps 也是我们最常用的查看进程的工具之一,我们通过这样的一个命令来了解一下,他能给我带来哪些信息ps aux
ps axjf
我们来总体了解下会出现哪些信息给我们,这些信息又代表着什么(更多的 keywords 大家可以通过
man ps了解)
内容 | 解释 |
---|---|
F | 进程的标志(process flags),当 flags 值为 1 则表示此子程序只是 fork 但没有执行 exec,为 4 表示此程序使用超级管理员 root 权限 |
USER | 进程的拥有用户 |
PID | 进程的 ID |
PPID | 其父进程的 PID |
SID | session 的 ID |
TPGID | 前台进程组的 ID |
%CPU | 进程占用的 CPU 百分比 |
%MEM | 占用内存的百分比 |
NI | 进程的 NICE 值 |
VSZ | 进程使用虚拟内存大小 |
RSS | 驻留内存中页的大小 |
TTY | 终端 ID |
S or STAT | 进程状态 |
WCHAN | 正在等待的进程资源 |
START | 启动进程的时间 |
TIME | 进程消耗CPU的时间 |
COMMAND | 命令的名称和参数 |
STAT表示进程的状态,而进程的状态有很多,如下表所示
状态 | 解释 |
---|---|
R | Running.运行中 |
S | Interruptible Sleep.等待调用 |
D | Uninterruptible Sleep.不可中断睡眠 |
T | Stoped.暂停或者跟踪状态 |
X | Dead.即将被撤销 |
Z | Zombie.僵尸进程 |
W | Paging.内存交换 |
N | 优先级低的进程 |
< | 优先级高的进程 |
s | 进程的领导者 |
L | 锁定状态 |
l | 多线程状态 |
+ | 前台进程 |
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,下面给大家解释部分常用的参数
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
相对来说我们更加常用下面这个命令,他将会罗列出所有的进程信息
ps aux
若是查找其中的某个进程的话,我们还可以配合着 grep 和正则表达式一起使用
ps aux | grep zsh
此外我们还可以查看时,将连同部分的进程呈树状显示出来
ps axjf
当然如果你觉得使用这样的此时没有把你想要的信息放在一起,我们也可以是用这样的命令,来自定义我们所需要的参数显示
ps -afxo user,ppid,pid,pgid,command
这是一个简单而又实用的工具,想要更灵活的使用,想要知道更多的参数我们可以使用 man 来获取更多相关的信息。
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,最主要的还是我们可以看到所有进程的之间的相关性。pstree
pstree -up #参数选择: #-A :各程序树之间以 ASCII 字元來連接; #-p :同时列出每个 process 的 PID; #-u :同时列出每个 process 的所屬账户名称。
2、进程的管理
2.1 kill 命令的掌握
上个实验中我们讲诉了进程之间是如何衍生,之间又有什么相关性,我们来回顾一下,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。上节课程我们使用 kill 命令来管理我们的一些 job,这节课我们将尝试用 kill 来操作下一些不属于 job 范畴的进程,直接对 pid 下手。(数字前加上%表示job,不加表示pid)。
#首先我们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
#我们在查找这个进程的时候就找不到了
ps aux | grep gedit
2.2 进程的执行顺序
我们在是使用 ps 命令的时候我们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?当然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文所提到的 PR 与 nice 来控制与体现了。
而 nice 的值我们是可以通过 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。
#这个实验在环境中无法做,因为权限不够,可以自己在本地尝试 #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
我们还可以用 renice 来修改已经存在的进程的优先级,同样因为权限的原因在实验环境中无法尝试
renice -5 pid
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