Linux的进程管理学习

发布于:2025-04-09 ⋅ 阅读:(96) ⋅ 点赞:(0)

1、认识进程

在Linux中,进程是指计算机中正在运行的程序的实例。它是操作系统进行任务管理和资源分配的基本单位。每个进程都有自己的内存空间、代码、数据、文件描述符等资源。进程可以是用户启动的应用程序,也可以是系统自身运行的服务或守护进程。

进程的概念基于操作系统的多任务处理能力,它使得计算机可以同时执行多个任务。每个进程都拥有自己的执行上下文,包括程序计数器(用于记录下一条要执行的指令地址)、寄存器集、内存空间和打开的文件等。

进程之间通过操作系统提供的机制进行通信和同步,例如管道、信号、共享内存、消息队列等。进程可以创建子进程,形成进程树的层次结构。

操作系统通过进程调度算法按照一定的优先级和策略来分配CPU时间片给不同的进程,使得它们能够交替执行,给用户带来同时运行多个任务的错觉。

2、认识线程

线程是进程内的一个执行单元。一个进程可以包含多个线程,共享进程的资源和内存。 线程除了一些在处理器上执行所必需的资源(e.g. 程序计数器、寄存器和栈)外,不独占任何额外资源,而是线程间共享同一进程的所有资源。所以,无论是创建线程(基本没有资源创建)、销毁线程(基本没有资源回收)、线程间的通信(使用进程内部共享内存地址空间,一个线程生成的数据可以立即用于其他所有线程,线程间的交互可以在不涉及操作系统的情况下完成)或切换(同样得益于共享内存资源)的消耗成本都得到了优化。

进程与线程的比较:

项目    进程 线程
定义 系统资源分配与调度的基本单位 处理器调度的基本单位
优点 独占操作系统与计算机资源,尤其是独占内存地址空间,所以多进程场景中的单个进程异常不会让整个应用程序崩溃 轻量基本不独占资源,所以线程的创建、销毁、通信及切换的成本都更低,更有利于在多线程场景中提高程序的并发性能
缺点 独占资源多,所以进程的创建、销毁、通信及切换的成本都比较高 没有隔离出私有内存,所以单个线程的崩溃可能会导致整个应用程序退出

3、进程的状态

进程状态码
含义
R(TAKS_RUNNING)
可执行态( running ready
S(TASK_INTRRUPTABLE)
可唤醒休眠
D(TASK_UNINTRRUPTABLE)
不可唤醒休眠
T(TASK_STOP)
暂停状态
Z(TASK_zombie)
僵死态

R可执行态:表明进程要么在运行,要么在运行队列中,等待被OS分配时间片(调度)。

S可唤醒休眠:表明进程在等待事件完成,如socket连接,等待信号量唤醒等等,也叫可中断睡眠。

D不可唤醒休眠:表明不可中断的状态,又叫不可中断睡眠状态,通常等待I/O结束并告知其。

T暂停状态:表明目前进程正在侦测或停止,可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止(T)进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。

Z僵死态:表明子程序已停止,父程序无法读取子程序结束信息。

4、进程查看命令

图形

 gnome-system-monitor                         #打开图形中的进程管理工具

ps 

ps命令通常结合一系列参数使用。如果不使用任何参数,ps将显示运行在当前终端(TTY)中的进程。第一列显示进程ID(PID),第二列是TTY(终端),第三列是进程启动后过去的时间,最后一列是CMD(进程所对应的命令)。

上面的ps命令没有什么用处,因为它没有提供当前终端外的任何进程信息。要获取运行在系统中的没一个进程的信息,使用选项-e(every)。选项-ax(all)也可以生成同样的输出。

运行ps -ef:

ps #进程查看 
            #ps 命令的三种执行风格 unix bsd GNU 
            #a 与终端相关的进程(当用户登陆系统后产生的进程都是带终端的) 
            #x 与终端无关相关的进程 
            #u 用户信息归类的查看方式 
            #f 进程层级关系 
            #o 显示指定参数 
            # pid comm nice pri pcpu ppid stat,user,group 
            #-e 显示所有进程 
            #-f 显示信息的完整格式 
            #-H 显示进程的层级结构 
            #-o 显示指定参数 
            #--sort= 
ps ax显示信息如下:
            #PID 进程id 
            #TTY 进程用到的终端 
            #STAT 进程状态 
            #TIME 进程占用cpu时长 
            #COMMAND 进程名称 
ps aux显示信息如下:
            #USER 进程所有人 
            #PID 进程id 
            #CPU 进程使用cpu的用量
            #%MEM 进程所用到的内存用量 
            #VSZ 进程使用的虚拟内存大小 
            #RSS 进程常驻内存中的数据大小 
            #TTY 进程用到的终端 
            #STAT 进程状态 
            #START 进程运行时长 
            #TIME 进程占用cpu时长 
            #COMMAND 进程名称

 

ps -u root:显示 root 用户的所有进程‌ 

 ps -f:查看当前用户的完整进程信息

 ps -efH:列出所有进程并展示层级结构‌。

ps -e:查看所有进程

 ps -eo pid,user,pcpu:仅显示进程ID、用户、CPU占用‌。

 ps -eo pid,pcpu --sort=-pcpu:按CPU占用降序排列‌。

ps aux

pidof

pidof 进程名称 ##查看vim的pid

 

 pgrep

pgrep       #进程过滤 
            #-u uid 显示指定用户进程 
            #-U user 显示指定用户进程 
            #-t tty 显示指定终端进程 
            #-l 显示进程名称 
            #-a 显示进程的完整名称 
            #-P 进程的子进程

pgrep -u root:显示 root 用户的所有进程ID‌。

 

pgrep -U 1000:显示UID为 1000 用户的进程ID‌。

pgrep -t pts/0:显示在终端 pts/0 上运行的进程ID‌。

pgrep -l ssh:显示所有包含 ssh 的进程ID和名称

pgrep -af "file":显示完整命令行包含file 的进程‌。

pgrep -P 1:显示父进程ID为 1 的所有子进程ID‌。

top

top         ##动态进程查看 
            #top命令的参数 
            #-d 指定刷新频率 
            #-b 以批次方式显示 
            #-n 指定显示的批次数量 
top内部指令 
            #P cpu排序 
            #M 内存排序 
            #T 累计占用cpu时间排序 
            #l 关闭/开启uptime信息 
            #t 关闭/开启cpu&task 
            #s 指定刷新频率 
            #k 操作进程 
            #u 查看指定用户进程

 top -d 1 -n 2 -b

 

top中的内容显示信息 
            #05:54:35 系统时间 
            #up 3:44 运行时长 
            #2 users 系统中有两个用户登陆 
            #load average: 0.00, 0.01, 0.00 
            1min 5min 15min 
            #Tasks: 
            #334 total 任务总量 
            #1 running 正在运行 
            #333 sleeping 休眠人物数量 
            #0 stopped 被暂停数量 
            #0 zombie 僵死人物数量
            #%Cpu(s) 
            #2.9 us 用户空间 
            #2.9 sy 内核空间 
            #0.0 ni nice值调整时间 
            #93.5 id 空闲时间 
            #0.0 wa 等待io时间 
            #0.7 hi 处理硬件中断时间 
            #0.0 si 处理软件中断时间 
            #0.0 st 被偷走的时间(vm使用时间) 
            #MiB Mem : 
            #3627.1 total, 总量 
            #1675.9 free 空闲 
            #1452.1 used 占用 
            #757.9 buff/cache 缓存 
            #MiB Swap: 交换分区用量
#PID 进程id 
#USER 进程所有者的用户名 
#PR 优先级 
#NI nice值。负值表示高优先级,正值表示低优先级 
#VIRT 进程使用的虚拟内存总量,单位kb。VIRT=SWAP+RES 
#RES 进程使用的、未被换出的物理内存大小,单位kb。RES=CODE+DATA 
#SHR 共享内存大小,单位kb 
#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 命令名/命令行

进程的前后台调用

<ctrl>+<z>        ##把占用shell的进程打入后台挂起 
bg                ##把后台挂起的进程运行起来 
fg                ##把后台进程调回前台 
命令&             ##运行进程在后台 
jobs              ##查看当前shell中在后台的所有工作

进程的优先级

进程优先级定义

1. 进程优先级( Process Priority )是 Linux 内核用于决定 CPU 资源分配的关键指标
2. 优先级越高的进程越有可能被 CPU 优先调度执行

优先级种类

1. 静态优先级 :由用户或管理员在进程启动时或运行中手动设置,范围为 -20 (最高优先级)到 19(最低优先级),数值越小优先级越高。
2. 动态优先级 :由内核根据进程的运行状态(如 CPU 使用时间、睡眠时长等)自动调整,以平衡系统资源分配

静态优先级的调整方法

优先级范围值: 
                #范围: 0--139 
                #内核自控优先级范围:0-99 
                #用户可控优先级:100-139


nice -n -5 cat             ##指定优先级打开进程 
renice -n -5 43331         ##更改优先级 进程状态字符详解 
S                          #sleeping 
<                          #优先级高 
s                          #顶级进程
T                          #stop 
N                          #优先级底 
R                          #running 
+                          #运行在前台

进程信号

进程信号的定义

Linux 系统中,进程信号( Process Signal )是一种软件中断机制,用于在进程之间传递异步通知。它为系统提供了一种处理异常情况、实现进程间通信的简单方式。信号可以由系统内核、其他进程或者用户手动发送给目标进程,当进程接收到信号时,会根据信号的类型执行相应的操作,如终止进程、暂停进程、忽略信号等。

用户可控进程信号

信号名称
信号编
默认行为
描述
SIGHUP
1        
在不结束进程的情
况下更改配置
终端断开连接时发送给与该终端关联的进程,常
用于重新加载配置文件
SIGINT
2
终止进程
用户在终端按下 Ctrl+C 时发送给当前前台进程
SIGQUIT
3
终止进程并生成核
心转储文件
用户在终端按下 Ctrl+\ 时发送给当前前台进程
SIGTERM
15
终止进程
通常用于请求进程正常终止,是系统默认的终止
信号
SIGKILL
9
强制终止进程
不能被捕获、阻塞或忽略,用于强制终止无法正
常响应的进程
SIGCONT
18
继续执行暂停的进
用于恢复被暂停的进程
SIGSTOP
19
暂停进程
不能被捕获、阻塞或忽略,用于暂停进程的执行
SIGSTOP
20
暂停进程
可以被捕获、阻塞或忽略,用于暂停进程的执行

信号特点

可捕获、阻塞和忽略 :像 SIGHUP SIGINT SIGTERM 这类信号,进程可以编写相应的信号处理函数来捕获它们,也可以选择阻塞(暂时不处理)或者忽略这些信号。
不可捕获、阻塞和忽略 SIGKILL SIGSTOP 信号比较特殊,进程无法对其进行捕获、阻塞或忽略操作,这保证了在必要时可以强制终止或暂停进程

如何使用进程信号

#进程信号控制工具
kill                   进程信号 pid                  # 处理精确指定的进程
killall                 进程信号 进程名字         # 按照进程名称批量处理进程
pkill                 进程信号 进程条件          # 按照条件处理进程

守护进程

守护进程是什么

1. 守护进程( Daemon )是一种在后台持续运行的特殊进程,它不与终端直接交互,通常在系统启动时自动启动,并在系统关闭时才停止。
2. 守护进程的设计目的是为系统提供各种服务,例如网络服务(如 HTTP 服务器、 FTP 服务器)、日志服务、定时任务服务等。它们默默地在后台运行,为其他进程和用户提供支持,确保系统的正常运行。

守护进程的特点

在后台运行 :守护进程不会占用终端,不会受到用户登录或注销的影响,持续在后台执行任务。
生命周期长 :一般从系统启动开始运行,直到系统关闭才停止,为系统提供长期稳定的服务。
无控制终端 :守护进程没有控制终端,不会接收来自终端的输入,也不会将输出显示在终端上。
自成进程组和会话 :守护进程通常会创建自己的进程组和会话,以确保独立于控制终端和其他进
程。

Systemd 守护进程

1. Systemd Linux 系统中新一代的初始化系统( init system ),它旨在替代传统的 SysVinit
Upstart 等初始化系统
2. Systemd 提供了一套强大的工具和机制,用于管理系统的启动、服务的管理、资源的分配等。它的设计目标是提高系统的启动速度、简化服务管理、增强系统的可靠性和可维护性。

守护进程管理命令systemctl

#systemctl命令的用法    
                        start                 ##开启 
                        stop                  ##关闭 
                        status                ##查看状态 
                        reload                ##重新加载 
                        restart               ##重新启动服务 
                        enable                ##设定服务开机启动 
                        enable --now          ##设定服务开机启动并当前开启服务 
                        disable               ##设定服务开启不其动 
                        list-units            ##查看系统所有服务当前状态 
                        list-unit-files       ##查看服务开机状态 
                        list-dependencies     ##列出服务依赖性 
                        mask                  ##冻结服务 
                        unmask                ##解锁 
                        set-default           ##设定系统运行模式 
                                              #multi-user.target 无图形网络模式 
                                              #graphical.target 有图形的网络模式 
                        get-default           ##查看系统运行模式 
                                              ##系统运行模式 
                                              #0-6 
                                              #0 关机 
                                              #1 单用户模式 
                                              #2 无图形网络模式 
                                              #3 无图形网络模式 
                                              #4 无图形网络模式 
                                              #5 图形网络模式 
                                              #6 重启

systemctl status firewalld
systemctl stop firewalld
systemctl status firewalld
systemctl disable firewalld
systemctl enable firewalld
systemctl disable --now firewalld
systemctl enable --now firewalld            2个同时
systemctl list-units
systemctl list-unit-files                   所有的开机状态
systemctl list-dependencies firewalld
systemctl mask firewalld                    全部都开不了
systemctl unmask firewalld

 


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