linux学习之路之进程管理

什么是进程？

所谓进程就是将一个二进制文件加载到内存形成的一个个体，这就是一个进程。

在我们的linux系统中，系统只识别二进制文件，所以一个系统要想正常的运行时，必须启动一些二进制文件，从而形成进程，在以这些进程的方式去执行相应的任务。

我们常常听到所谓的程序，那么程序和进程是什么关系呢？

刚刚说过进程是由二进制文件加载到内存中形成的。而这些二进制文件就是程序。

可以这么来理解：

程序是实实在在地文件，是存放在磁盘上的。

进程是一个逻辑概念，进程是存在内存当中的，所以当机器重启，这些进程也随之销毁了。而程序不会，因为他们始终存在磁盘上的。

我们知道在我们的系统上，可以同时运行多个程序，进而会产生多个进程，而这些进程最终都会交给CPU处理，但是我们的CPU却只有一个，那么这些CPU是如何处理这些进程的呢？

刚刚说过进程是存在内存当中的。而内存是一块地址空间，所以我们的进程在内存中都占用了一段地址空间，用来存在进程数据。而这些将要被执行的进程放在CPU的可执行队列中，CPU逐个进行处理。并且内核为这些每一个进程分配一段时间，这样CPU可以有效的处理每一个进程，避免CPU长时间的消耗在处理某个进程上。

进程是有进程状态的，进程共有一下5种状态：

1、TASK_RUNNING:处于这种状态下的进程正在被CPU执行或者将要被CPU执行

2、TASK_INTERRUPTIBLE:叫做可中断的睡眠状态。这种状态下的进程处于睡眠状态直到其他条件

        或者事件完成时才会被CPU处理。或者当某个进程已经被CPU处理完了，而内核分配处理的这些

        进程时间过长，这些进程也会处于睡眠状态。而进程在睡眠状态下，CPU可以去处理其他进程。

3、TASK_UNITERRUPTIBLE:不可中断的睡眠状态。处于该状态下的进程是不可中断的，因此该进

        程一直等待接受其他信号，因此CPU一直处于等待状态。

4、TASK_STOPPED,TASK_TRACED：停止或者跟踪状态。

        当进程收到一个SIGSTOP信号时，该进程处于停止状态

        当某个进程被他所监控或者跟踪的进程所操作时，该进程处于TASK_TRACED状态

5、TASK_DEAD，TASK_ZOMBIE，僵尸状态：处于该状态下的进程执行完毕后，并不释放所占有的

        内存空间，因此会导致物理内存的容量变小。

那么如何观察进程的使用情况呢？

可以使用ps命令来查看

不过ps只可以静态的查看进程的使用情况，也就是说ps命令只能显示某一时刻的进程使用状况。不能够动态的显示进程的使用情况，要想动态的显示进程信息，可以使用top命令来查看。

语法格式：ps [option]

其中ps命令分为BSD风格的和SysV风格的

BSD风格的选项有：

a:显示所以与终端有关的进程

u:显示这个进程的属主

x:显示与终端无关的进程

l:长格式来显示

通常ps aux一起使用

例如：

其中每一列表示的字段意思如下：

USER：表示该进程被哪个用户运行

PID：该进程的ID号，用来标识该进程的

%CPU：该进程使用掉的CPU资源的百分比

%MEM：该进程使用掉的物理内存的百分比

VSZ：表示 该进程使用掉的虚拟内存空间大小

RSS：表示常驻内存空间大小，就是该进程占有的固定内存大小，该空间是不能交换出去的

TTY：表示该进程是在哪个终端下运行的

STAT：表示该进程的所处状态

START：表示该进程启动到现在为止所经过的时间

TIME：表示该进程实际使用CPU运作的时间

COMMAND：表示执行该进程的实际指令是什么

SysV风格的选项有：

-e：与-A一样，显示所有的进程

-l：以长格式的形式显示，可以显示自己的bash相关进程

-F：额外的全部格式，就是显示的列多一些

-f：与-F类似，显示的列少一些

其中这些字段的意思为：

F：表示这个进程的旗标，说明这个进程的总结权限，常见的号码有：

    4：表示该进程的权限为root

    1：表示该子进程只进行复制（fork）而没有实际执行（exec）

S：表示进程的状态，其中：

    R：表示该进程处于运行状态

    S：表示可中断的睡眠状态

    D：表示处于不可中断的睡眠状态

    T：表示该进程处于停止状态

    Z：表示该进程处于僵尸状态，该进程所占有的内容空间不能移除掉

PID：该进程的ID号

PPID：该进程的父ID号

C：表示CPU的使用率，单位为百分比

PRI：表示进程的优先级，值越小越优先被CPU处理

NI：nice值，nice值是可以用来调整进程的优先级的

ADDR：表示该进程在内存中的地址范围，当进程处于RUNNING状态时该处显示‘-‘

SZ:表示该进程使用掉的内存大小

WCHAN：表示该进程是否在运作，‘-‘表示该进程正在运行

RSS：常驻内存空间大小，该大小不能被交换出去

STIME :该进程启动到现在所经过的时间。

TTY：表示该进程是在哪个终端下运行的

TIME：表示实际该进程使用CPU的时间

CMD：表示执行该进程使用的指令是什么

ps   -o 属性1，属性2...

用来显示进程指定的属性信息，默认ps只显示前台的进程，因此显示的进程比较少。

通常可以和ax选项结合使用，显示所有的进程的指定属性信息

例如：显示所有的进程的pid，comm，ni属性信息，且只显示5行。

刚刚说过ps命令只能查看某一时刻进程的使用信息，不能动态的显示进程的使用信息，要想动态的显示进程的使用信息则使用top命令来查看

top：动态的观察进程的变化

语法格式：top [option]

-d #： 指定延时时长，单位为秒，指的是每个多少秒显示一次，默认是5秒

-b:以批模式的形式显示，就是一页接着一页显示

-n #:在批模式下，共显示多少批

在top命令下，还可以使用很多的子命令

    M: 根据驻留内存大小进行排序

    P：根据CPU使用百分比进行排序

    T: 根据累计时间进行排序

    l: 是否显示平均负载和启动时间

    t: 是否显示进程和CPU状态相关信息

    m: 是否显示内存相关信息

    c: 是否显示完整的命令行信息

    r:修改进程的优先级

    q: 退出top

    k: 终止某个进程

第一行显示的信息有：

        当前的系统时间

        开机启动到现在所经过的时间

        有多少个用户登入到系统上了

        该进程在1，5，15分钟内的平均工作负载值，该值越小，表示系统越空闲

第二行显示的信息有：

        目前系统上有多少个进程

        这些进程所处的进程状态是什么

第三行显示的信息有：

        CPU的整体负载情况

第四行显示的是物理内存使用的情况

第五行显示交换分区使用情况

在top下部分的画面中只介绍一个字段的意思，其他字段跟上面字段的意思大致相同

TIME+：表示进程实际使用CPU的时间累加和。 （说明该进程可能被重复使用）

在上面我们提到了priority和nice的概念，这个属性都与进程的优先级有关系的。

我们知道进程是在内存中形成的，而进程要被CPU处理，必须要先进入CPU的可执行队列中，然后CPU在逐个处理可执行队列中的进程。也就是说那些要被处理的进程全部都会进入到CPU的可执行队列中，而默认情况下，CPU根据进程在队列中的顺序来处理这些进程。所以，在某些情况下，一些比较重要的进程可能会比较晚处理，而那些不重要的进程会优先处理。这显然不符合用户的心意。因此为了让CPU能够优先处理某些进程，于是就给每一个进程优先级，优先级值越小，该进程越先被CPU处理。

在Linux系中，进程的优先级的范围为0-139.其中100-139有用户来控制的，0-99则是由内核来控制的

而一个进程的新优先级是有原来的优先级和nice值组成的。

(new)priority=(old)priority+nice

在这里nice值的范围为-20--19

其中root用户的可调整的nice值为-20--19

普通用户可调整的nice值为0-19，且普通用户只能将nice越调越高，不能调低

因此改变某个进程的优先级，只需要改变nice值即可。

改变nice值有2种方式

1、在启动进程的时候指定nice值

语法格式：nice [-n #]  COMMAND

2、调整已经启动的进程的nice值

语法格式：renice   NI  PID

例如修改top这个进程的nice为5

进程的管理

其实进程之间是可以相互控制的，进程间的相关管理是通过发送一个讯号（Signal）来实现的，不同的Signal表示的意思不一样。主要常见的讯号Signal代号和名称有：

    1：SIGHUP：让一个进程不用重启，就可以重读其配置文件，并让新的配置信息生效

    2：SIGHINT：类似与命令行中使用ctrl+c来中断一个进程

    9：SIGKILL：强制杀死一个进程

    15：SIGTERM：终止一个进程（该进程正常退出来完成终止），该讯号为默认讯号

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