進程和計劃任務

2022 年 10 月 11 日
筆記
linux作業系統基礎知識

一、程式

1.1什麼是程式

是一組電腦能識別和執行的指令，運行於電子電腦上，滿足人們某種需求的資訊化工具
用於描述進程要完成的功能，是控制進程執行的指令集

二、進程

2.1什麼是進程

運行中的程式的一個副本，是被載入記憶體的一個指令集合，是資源分配的單位

進程ID（Process ID，PID）號碼被用來標記各個進程
UID、GID語境決定對文件系統的存取和訪問許可權
通常從執行進程的用戶來繼承
存在生命周期
都由其父進程創建

進程創建：

CentOS6：是init第一個進程，CentOS7：是systemd第一個進程
進程：都由其父進程創建

進程具有的特徵：

動態性：進程是程式的一次執行過程，是臨時的，有生命期的，是動態產生，動態消亡的；
並發性：任何進程都可以同其他進程一起並發執行；
獨立性：進程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位；
結構性：進程由程式、數據和進程式控制制塊三部分組成。

進程和執行緒的區別：

執行緒是程式執行的最小單位，而進程是作業系統分配資源的最小單位；
一個進程由一個或多個執行緒組成，執行緒是一個進程中程式碼的不同執行路線；
進程之間相互獨立，但同一進程下的各個執行緒之間共享程式的記憶體空間(包括程式碼段、數據集、堆等)及一些進程級的資源(如打開文件和訊號)，某進程內的執行緒在其它進程不可見；
調度和切換：執行緒上下文切換比進程上下文切換要快得多；

怎麼查看進程中的執行緒？
第一步：先查看系統進程號：pstree -p
第二步：grep -i threads /proc/PID號/status

殭屍進程:
一個進程結束了，但是如果該進程的父進程先結束了，那麼該進程就不會變成殭屍進程，因為每個進程結束的時候，系統都會掃描當前系統中所運行的所有進程，看有沒有哪個進程是剛剛結束的這個進程的子進程，如果是的話，就由Init來接管它，成為它的父進程子進程退出後init會回收其佔用的相關資源。但是當子進程比父進程先結束，而父進程又沒有回收子進程，釋放子進程佔用的資源，此時子進程將成為一個僵廠進程。
父進程退出子進程沒有退出，那麼這些子進程就沒有父進程來管理了，就變成殭屍進程。子進程已經結束了，父進程沒有意識到。

2.2進程使用記憶體的問題

記憶體泄漏：指程式中用malloc或new申請了一塊記憶體，但是沒有用free或delete將記憶體釋放，導致這塊記憶體一直處於佔用狀態
記憶體溢出：指程式申請了10M的空間，但是在這個空間寫入10M以上位元組的數據，就是溢出,類似紅杏出牆
記憶體不足：原因給應用分配記憶體太少：

比如虛擬機本身可使用的記憶體（一般通過啟動時的VM參數指定）太少。
應用用的太多，並且用完沒釋放，浪費了。此時就會造成記憶體泄露或者記憶體溢出。
使用的解決辦法：
（1）限制java進程的max heap，並且降低java程式的worker數量，從而降低記憶體使用
（2）給系統增加swap空間

2.3進程狀態

進程更多的狀態：

運行態：running
就緒態：ready
睡眠態：分為兩種：可中斷：interruptable；不可中斷：uninterruptable
停止態：stopped，暫停於記憶體，但不會被調度，除非手動啟動
僵死態：zombie，殭屍態，結束進程，父進程結束前，子進程不關閉，殺死父進程可以關閉僵死態的子進程

2.4進程之間通訊

同一主機：

pipe:管道,單向傳輸
socket:套接字文件,雙工通訊
Memory-maped file:文件映射,將文件中的一段數據映射到物理記憶體，多個進程共享這片記憶體
shm shared memory:共享記憶體
signal:訊號
Lock:對資源上鎖，如果資源已被某進程鎖住，則其它進程想修改甚至讀取這些資源，都將被阻塞，直到鎖被打開
semaphore:訊號量，一種計數器

不同主機：socket=IP和埠號

RPC：遠程調用
MQ：消息隊列，生產者和消費者。如：Kafka，RabbitMQ，ActiveMQ

2.5進程的優先順序OS

進程優先順序調整：

靜態優先順序：100-139
進程默認啟動時的nice值為0，優先順序為120
只有根用戶才能降低nice值（提高優先性）

2.6進程分類

作業系統分類：
（1）協作式多任務：早期 windows 系統使用，即一個任務得到了CPU時間，除非它自己放棄使用CPU ，否則將完全霸佔CPU ，所以任務之間需要協作，使用一段時間的 CPU ，主動放棄使用。
（2）搶佔式多任務：Linux內核，CPU的總控制權在作業系統手中，作業系統會輪流詢問每一個任務是否需要使用 CPU ，需要使用的話就讓它用，不過在一定時間後，作業系統會剝奪當前任務的 CPU 使用權，把它排在詢問隊列的最後，再去詢問下一個任務。
進程類型分類：
（1）守護進程: daemon,在系統引導過程中啟動的進程，和終端無關進程
（2）前台進程：跟終端相關，通過終端啟動的進程
注意：兩者可相互轉化
按進程資源使用的分類：
（1）CPU-Bound：CPU 密集型，非交互
（2）IO-Bound：IO 密集型，交互

三、進程管理相關命令

3.1ps命令

ps可以查看進程當前狀態的快照，默認顯示當前終端中的進程，Linux系統各進程的相關資訊均保存在/proc/數字目錄/status下的各文件中

 1 查看靜態的進程統計資訊
 2 "ps aux" 可以查看系統中所有的進程；
 3 "ps -le" 可以查看系統中所有的進程，而且還能看到進程的父進程的 PID 和進程優先順序；
 4 "ps -l" 只能看到當前 Shell 產生的進程；
 5 
 6 常用選項
 7 -a：顯示當前終端下的所有進程資訊，包括其他用戶的進程。與「x」選項結合時將示系統中所有的進程資訊。
 8 -u：使用以用戶為主的格式輸出進程資訊。
 9 -x：顯示當前用戶在所有終端下的進程資訊。
10 -e：顯示系統內的所有進程資訊。
11 -l：使用長（Long）格式顯示進程資訊。
12 -f：使用完整的（Full）格式顯示進程信
13 -k：對屬性排序,屬性前加 - 表示倒序
14 -o：顯示訂製的資訊 pid、cmd、%cpu、%mem

PRI (最終值) = PRI (原始值) + NI

修改 NI 值時有幾個注意事項：

NI範圍：是 -20~19，越小越好。
普通用戶調整NI值的範圍是：0~19，而且只能調整自己的進程。
普通用戶只能調高 NI 值，而不能降低。如原本 NI 值為 0，則只能調整為大於 0。
只有 root 用戶才能設定進程 NI 值為負值，而且可以調整任何用戶的進程。

3.2top命令

top 命令可以動態地持續監聽進程地運行狀態，與此同時，該命令還提供了一個交互介面，用戶可以根據需要，人性化地訂製自己的輸出，進而更清楚地了進程的運行狀態。

 1 選項：
 2 -d 秒數：指定 top 命令每隔幾秒更新。默認是 3 秒；
 3 -b：使用批處理模式輸出。一般和"-n"選項合用，用於把 top 命令重定向到文件中；
 4 -n 次數：指定 top 命令執行的次數。一般和"-"選項合用；
 5 -p 進程PID：僅查看指定 ID 的進程；
 6 -s：使 top 命令在安全模式中運行，避免在交互模式中出現錯誤；
 7 -u 用戶名：只監聽某個用戶的進程；
 8 
 9 在 top 命令的顯示窗口中，還可以使用如下按鍵，進行一下交互操作：
10 ? 或 h：顯示交互模式的幫助；
11 c：按照 CPU 的使用率排序，默認就是此選項；
12 M：按照記憶體的使用率排序；
13 N：按照 PID 排序；
14 T：按照 CPU 的累積運算時間排序，也就是按照 TIME+ 項排序；
15 k：按照 PID 給予某個進程一個訊號。一般用於中止某個進程，訊號 9 是強制中止的訊號；
16 r：按照 PID 給某個進程重設優先順序（Nice）值；
17 q：退出 top 命令；

緩衝（buffer）和快取（cache）的區別：

快取（cache）是在讀取硬碟中的數據時，把最常用的數據保存在記憶體的快取區中，再次讀取該數據時，就不去硬碟中讀取了，而在快取中讀取。
緩衝（buffer）是在向硬碟寫入數據時，先把數據放入緩衝區,然後再一起向硬碟寫入，把分散的寫操作集中進行，減少磁碟碎片和硬碟的反覆尋道，從而提高系統性能。

簡單來說，快取（cache）是用來加速數據從硬碟中”讀取”的，而緩衝（buffer）是用來加速數據”寫入”硬碟的。

3.3pgrep命令

pgrep命令：查看指定的進程

-U 指定用戶
-l: 顯示進程名
-a: 顯示完整格式的進程名
-P:pid: 顯示指定進程的子進程

3.4pstree

pstree：以樹形結構列出進程資訊

1 常用選項：
2 -a：顯示啟動每個進程對應的完整指令，包括啟動進程的路徑、參數等
3 -p：顯示PID
4 -T：不顯示執行緒thread,默認顯示執行緒
5 -u：顯示用戶切換
6 -H：pid高亮顯示指定進程及其前輩進程

3.5lsof

lsof：是列舉系統中已經被打開的文件。通過 lsof 命令，我們就可以根據文件找到對應的進程資訊，也可以根據進程資訊找到進程打開的文件。

lsof [選項]

實驗：刪除大文件不釋放空間

3.6監控系統資源vmstat

vmstat命令：可用來監控 CPU 使用、進程狀態、記憶體使用、虛擬記憶體使用、硬碟輸入/輸出狀態等資訊。

五大系統資源：

cpu利用率：怎麼查看(top，ps aux)

記憶體利用率：(free)

磁碟：(df，fdisk -l，lsblk)

磁碟讀寫性能：(dd，vmstat，iostat)

頻寬：網路資源

四、進程管理

4.1手動啟動(jobs,fg,bg)

前台啟動：通過終端啟動，且啟動後一直佔據終端
後台啟動：可通過終端啟動，但啟動後即轉入後台運行（釋放終端）

“命令&”,把命令放入後台執行(具有交互性質的命令不建議放入後台比如ping命令)

讓作業運行於後台(並行執行)：
運行中的作業：Ctrl+z

jobs,fg,bs命令使用

4.2結束進程kill,killall

(1)kill

命令格式：
kill [訊號] PID 
kill 命令會向作業系統內核發送一個訊號（多是終止訊號）和目標進程的 PID，然後系統內核根據收到的訊號類型，對指定進程進行相應的操作。

kill -9：強制殺死進程
kill -18：運行進程
kill -19:停止進程

(2)killall

命令格式：
killall [選項] [訊號] 進程名
killall 也是用於關閉進程的一個命令，但和 kill 不同的是，killall 命令不再依靠 PID 來殺死單個進程，而是通過程式的進程名來殺死一類進程，也正是由於這一點，該命令常與 ps、pstree 等命令配合使用
-i：互動式，詢問是否要殺死某個進程
-I：忽略進程名的大小寫