一个完整的计算机系统：静态
最底层是硬件，硬件之上是操作系统，也叫内核（即kernel），操作系统提供的是系统调用，在内核之上，是各种库，提供库函数，在此之上是各种应用程序，应用程序可能是基于库函数实现的，也可能直接使用系统调用。

x86引入了访问特权等级(0-3)的机制,x86 cpu共有4个特权级 level0 到 level3 ，也称为ring0~ring3，其中level0特权级最高，level3特权级最低。level0（即ring0，特权指令）只能由内核执行，处理器通过识别CPL、DPL、RPL这3中种特权级进行特权级检验。

内核的功能：进程管理、文件系统、网络功能、内存管理、驱动程序、安全功能

一个程序运行分为用户模式和内核模式，用户模式下，cpu运行用户指令，当程序需要用到内核功能时，就会调用系统调用，进入内核模式，cpu运行内核指令。

模式切换：从用户模式到内核模式和从内核模式到用户模式的切换。

时间片：每个进程不能始终占有cpu，而是使用一段固定的时间，即时间片。

进程切换：多个进程同时运行，轮流使用cpu，就是进程切换。

保存现场：进程切换时，需要保存进程的状态，以便下次能够接续执行。
恢复现场：再次执行中断的进程，需要先恢复上次保存现场的状态。

Process（进程）：运行中的程序的副本；进程有自己的生命周期。（程序是静态的文件）

内核要为每一个运行的进程创建一个元数据，存储进程状态信息，格式是固定的，叫做任务结构体，task struct，多个任务的task struct组成的链表：task list

进程创建：内核加载完毕，创建第一个进程init，来管理用户空间
    init
        父子关系：进程都由其父进程创建，父进程调用fork()，创建子进程，子进程与父进程一开始拥有相同的空间，当子进程需要修改数据时，发生写时拷贝（CoW），clone（）父进程，然后指向克隆后的起始空间，执行自己的修改操作。

进程优先级：0~139
    1-99：实时优先级：（数字越大，优先级越高）
    100-139：静态优先级（数字越小，优先级越高）

    Nice值：-20~19

内存分配：page frame：页框，线性地址空间，物理地址空间。

MMU：Memory Management Unit，线性地址到物理地址映射

IPC：Inter Process Communication
    同一主机：signal、shm——shared memory、semerphor
    不同主机：rpc——remote procedure call、socket

Linux内核：抢占式多任务

进程类型：
    守护进程：daemon，在系统引导过程中启动的进程，跟终端无关的进程；
    前台进程：跟终端相关，通过终端启动的进程。
    注意：也可把在前台启动的进程送往后台，以守护模式运行。

进程状态：
    运行态：running
    就绪态：ready
    睡眠态：一次I/O需要两步：从磁盘到内核内存，从内核内存到用户内存。
        可中断：interruptable
        不可中断：uninterruptable
    停止态：暂停于内存中，但不会被调度，除非手动启动之：stopped
    僵死态：zombie

进程的分类：
    CPU-Bound：多分CPU时间片
    IO-Bound：优先级高

Linux进程查看及管理的工具：pstree、ps、pidof、pgrep、top、htop、glance、pmap、vmstat、dstat、kill、pkill、job、bg、fg、nohup

pstree：显示进程树
    Centos7中：起始进程是systemd

    Centos6中：起始进程是init

ps：process state，进程状态查看工具。report a snapshot of the current processes
每一个进程都会映射到/proc目录下的一个数字目录，对应的这个数字目录下有一个cmdline文件，说明启动这个进程的命令：

目录中还包含其他一些文件，包含了更多的信息，Linux系统各进程的相关信息均保存在/proc/PID目录下的各文件中。因为这些文件及信息相对复杂，于是就有了各种进程查看工具，都是来遍历这个目录，以不同格式显示相关信息。

ps [OPTION] ...
    选项：支持两种风格
    常用组合：aux
        u：以用户为中心组织进程状态信息显示
        a：与终端相关的进程
        x：与终端无关的进程

[root@localhost ~]# ps aux
USER    PID %CPU %MEM  VSZ        RSS  TTY    STAT START   TIME     COMMAND
root      1        0.2     1.5      128932  7636    ?        Ss    15:26      0:06    /usr/lib/systemd/systemd -
root      2        0.0      0.0       0           0         ?        S      15:26      0:00   [kthreadd]
VSZ：Virtual memory SiZe，虚拟内存集
RSS：ReSident Size，常驻内存集
STAT：进程状态
        R：running
        S：interruptable sleeping
        D：uninterruptable sleeping
        T：stopped
        Z：zombie
        +：前台进程
        l：多线程进程
        N：低优先级进程
        <：高优先级进程
        s：session leader

START：启动时间
TIME：运行占用CPU的累积时间
COMMAND：启动进程的命令

    常用组合：-ef
        -e：显示所有进程
        -f：显示完整格式程序信息

    常用组合：-ejH
        以进程层级格式显示进程相关信息

    常用组合：-eFH
        -F：显示更完整格式的进程信息
        -H：层级显示进程

    常用组合：-eo，axo
        -o：自定义显示字段

 ps -eo pid,tid,class,rtprio,ni,pri,psr,pcpu,stat,wchan:14,comm
 ps axo stat,euid,ruid,tty,tpgid,sess,pgrp,ppid,pid,pcpu,comm

    ni：nice值
    pri：priority，优先级
    psr：processor，CPU
    rtprio：实时优先级

pgrep、pkill：
    pgrep [options] pattern
    pkill [options] pattern
        -u uid：effective user
        -U uid：real user
        -t terminal：与指定终端相关的进程
        -l：显示进程名
        -a：显示完整格式的进程名
        -P pid：显示其父进程为此处指定的进程的进程列表

pidof：根据进程名获取其进程id

top：动态显示进程信息
    有许多内置命令：
        排序：
            P：以占据的CPU百分比；
            M：占据内存百分比
            T：累积占用CPU时间
        首部信息显示：
            uptime信息：l命令
            tasks及cpu信息：t，cpu分别显示：1（数字）
            memory信息：m命令
        退出命令：q
        修改刷新时间间隔命令：s
        终止指定进程命令：k
top选项：
    -d #：指定刷新时间间隔，默认3秒
    -b：以批次方式显式
    -n #：显示多少批次

top - 16:51:50 up  1:25,  1 user,  load average: 0.01, 0.04, 0.05
Tasks: 138 total,   1 running, 137 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.0 us,  0.2 sy,  0.0 ni, 99.8 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :   479624 total,    17512 free,   300072 used,   162040 buff/cache
KiB Swap:  2097148 total,  2096628 free,      520 used.   160672 avail Mem 
  scroll coordinates: y = 1/138 (tasks), x = 1/12 (fields)
   PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND 

htop：注意，需要epel源安装
    s：跟踪选定进程的系统调用
    l：显示选定进程打开的文件列表
    a：将选定的进程绑定至某指定CPU核心
    t：显示进程树

vmstat：
    vmstat [-n] [延时[次数]]

选项  -s：统计数据
procs：
    r：等待运行的进程的个数
    b：处于不可中断睡眠态的进程个数（被阻塞的队列的长度）
memory：
    swap：交换内存的使用总量
    free：空闲物理内存总量
    buff：用于buffer的内存总量
    cache：用于cache的内存总量
swap：
    si：数据进入swap中的数据速率（kb/s）
    so：数据离开swap中的数据速率
io：
    bi：从块设备读入数据到系统的速率（kb/s）
    bo：保存数据至块设备的速率
system：
    in：interrupts，中断速率
    cs：context switch，进程切换速率
cpu：
    us：用户空间占用CPU的比例
    sy：内核空间占用CPU的比例
    id：空闲比例
    wa：等待IO完成占用的CPU比例
    st：被虚拟化偷走的CPU比例

pmap：report memory map of a process
    pmap [options] pid 
        -x：显示详细格式的信息
实际上，在/proc/pid/目录下有maps文件，记录了进程的内存映射关系，pmap也就是对此文件的格式化输出。

glances：
常用选项：
    -b：以Byte为单位显示网卡数据速率
    -d：关闭磁盘I/O模块
    -f /path/to/somefile：设定输入文件位置及其格式
    -o {HTML | CSV}：输出格式
    -m ：禁用mount模块
    -n ： 禁用网络模块
    -t #：刷新时间间隔
    -1：每个cpu的相关数据单独显示

C/S模式下运行glances命令：
    服务模式：
        glances -s -B IPADDR
    客户端模式：
        glances -c IPADDR

dstat：vmstat的替代工具
    dstat [-afv] [options..] [delay [count]]
        -c：显示cpu信息
            -C #，#，...total
        -d：显示磁盘相关信息
            -D total，sda，...
        -g：显示page相关统计数据
        -i：显示中断的统计信息
        -m：显示memory相关统计数据
        -n：显示网络相关统计数据
        -p：显示进程相关统计数据
        -r：显示IO相关统计数据
        -s：显示swapped相关统计数据
        --tcp、--udp、--unix、--raw、--socket：显示与tcp、udp、unix、raw相关的进程，socket相当于前四种合计
        --ipc：显示进程间通讯的进程
        --top-cpu：最消耗cpu的进程
        --top-io：最消耗io的进程
        --top-mem：最消耗mem的进程
        --top-lantency：显示延迟最大进程

kill：向进程发送控制信号，以实现对进程管理
显示当前系统的可用信号：kill -l 或 man7 signal

常用信号：
    1）SIGHUP：无须关闭进程而让其重读配置文件
    2）SIGINT：中止正在运行的进程，相当于Ctrl+c
    9）SIGKILL：杀死正在运行的进程
    15）SIGTERM：终止正在运行的进程
    18）SIGCONT：
    19）SIGSTOP：

指定信号的方法：
    （1）信号的数字标识：1,2,9
    （2）信号的完整名称：SIGHUP
    （3）信号的简写名称：HUP

向进程发信号：
    kill [-SIGNAL] PID...

终止“名称”之下的所有进程：
    killall [-SIGNAL] program

Linux的作业控制，作业jobs
    前台作业：通过终端启动，且启动后一直占据终端（ctrl+z转后台）
    后台作业：可以通过终端启动，但启动后即转入后台运行（释放终端）
    如何让作业运行于后台？
        （1）运行中的作业：Ctrl+z，（输入fg再调回前台）
        （2）尚未启动的作业：COMMAND &
        此类作业虽然被送往后台运行，但其依然与终端相关：终端终止，作业终止
        如果希望送往后台后，剥离与终端的关系：nohup COMMAND &

查看所有作业：
    # jobs
作业控制：
    # fg [[%]JOB_NUM]：把指定的后台作业调回前台；
    # bg [[%]JOB_NUM]：让送往后台的作业在后台继续运行
    # kill [%JOB_NUM]：终止指定的作业

进程优先级调整：
    静态优先级：100-139
    进程默认启动时的nice值为0，优先级为120；
nice命令：
    nice [OPTION]... [COMMAND [ARG]...]
    nice -n 5 htop

renice命令：
    renice [-n] priority pid...
查看：
    ps axo pid，comm，ni

其他进程管理工具：sar，tsar，iostat，iftop

sar（System Activity Reporter 系统活动情况报告）可以从多方面对系统的活动进行报告，包括：文件的读写情况、系统调用的使用情况、磁盘 I/O、CPU 效率、内存使用状况、进程活动及 IPC 有关的活动等。

sar [ 选项 ] [ <时间间隔> [ <次数> ] ]

主选项和报告：
    -b  I/O 和传输速率信息状况
    -B  分页状况
    -d  块设备状况
    -I { <中断> | SUM | ALL | XALL }
        中断信息状况
    -m  电源管理信息状况
    -n { <关键词> [,...] | ALL }
        网络统计信息
        关键词可以是：
        DEV  网卡
        EDEV     网卡 (错误)
        NFS  NFS 客户端
        NFSD     NFS 服务器
        SOCK     Sockets (套接字)  (v4)
        IP  IP  流         (v4)
        EIP  IP 流      (v4) (错误)
        ICMP     ICMP 流 (v4)
        EICMP    ICMP 流 (v4) (错误)
        TCP  TCP 流  (v4)
        ETCP     TCP 流  (v4) (错误)
        UDP  UDP 流  (v4)
        SOCK6    Sockets (套接字)  (v6)
        IP6  IP 流      (v6)
        EIP6     IP 流      (v6) (错误)
        ICMP6    ICMP 流 (v6)
        EICMP6 ICMP 流 (v6) (错误)
        UDP6    UDP 流       (v6)
    -q  队列长度和平均负载
    -r  内存利用率
    -R  内存状况
    -S  交换空间利用率
    -u [ ALL ]
        CPU 利用率
    -v  Kernel table 状况
    -w  任务创建与系统转换统计信息
    -W  交换信息
    -y  TTY 设备状况
    -o {<文件路径>}
       将命令结果以二进制格式存放在指定文件中

tsar（Taobao System Activity Reporter）是淘宝自己开发的一个采集工具（类似于sar工具），主要用来收集服务器的系统信息（如cpu，io，mem，tcp等），以及应用数据（如squid haproxy nginx等）。

iostat，报告中央处理器（CPU）统计信息、整个系统、适配器、TTY 设备、磁盘 CD-ROM、磁带和文件系统的异步输入/输出（AIO）与输入/输出统计信息。
iostat [ -c ] [ -d ] [ -h ] [ -k | -m ] [ -N ] [ -t ] [ -V ] [ -x ] [ -y ] [ -z ] [ -j {
       ID | LABEL | PATH | UUID | ... } ] [ [ -T ] -g group_name ] [ -p [ device [,...] | ALL ]
       ] [ device [...] | ALL ] [ interval [ count ] ]

-c: 仅显示CPU利用率相关信息；
-d: 仅显示磁盘I/O相关信息；
-k: 显示输出的数据单位为KB/s而不是默认的字节/s；
-t: 在输出中显示时间戳（时间戳格式YYYY-MM-DD HH:MM:SS）。
-m：显示状态以兆字节每秒为单位；
-p：仅显示块设备和所有被使用的其他分区的状态；
-V：显示版号并退出；
-x：显示扩展状态。

iftop：查看网络流量信息工具
iftop  -h  |  [-nNpblP]  [-u  unit]  [-i  interface]  [-f  filter code] [-F net/mask] [-G
       net6/mask6]
iftop相关参数说明：
-i设定监测的网卡，如：# iftop -i eth1
-B 以bytes为单位显示流量(默认是bits)，如：# iftop -B
-n使host信息默认直接都显示IP，如：# iftop -n
-N使端口信息默认直接都显示端口号，如: # iftop -N
-F显示特定网段的进出流量，如# iftop -F 172.30.1.0/24或# iftop -F 172.30.1.0/255.255.255.0
-h（display this message），帮助，显示参数信息
-p使用这个参数后，中间的列表显示的本地主机信息，出现了本机以外的IP信息;
-b使流量图形条默认就显示;
-f这个暂时还不太会用，过滤计算包用的;
-P使host信息及端口信息默认就都显示;
-m设置界面最上边的刻度的最大值，刻度分五个大段显示，例：# iftop -m 100M
6.进入iftop画面后的一些操作命令（注意大小写哟~）
按h切换是否显示帮助;
按n切换显示本机的IP或主机名;
按s切换是否显示本机的host信息;
按d切换是否显示远端目标主机的host信息;
按t切换显示格式为2行/1行/只显示发送流量/只显示接收流量;
按N切换显示端口号或端口服务名称;
按S切换是否显示本机的端口信息;
按D切换是否显示远端目标主机的端口信息;
按p切换是否显示端口信息;
按P切换暂停/继续显示;
按b切换是否显示平均流量图形条;
按B切换计算2秒或10秒或40秒内的平均流量;
按T切换是否显示每个连接的总流量;
按l打开屏幕过滤功能，输入要过滤的字符，比如ip,按回车后，屏幕就只显示这个IP相关的流量信息;
按L切换显示画面上边的刻度;刻度不同，流量图形条会有变化;
按j或按k可以向上或向下滚动屏幕显示的连接记录;
按1或2或3可以根据右侧显示的三列流量数据进行排序;
按<根据左边的本机名或IP排序;
按>根据远端目标主机的主机名或IP排序;
按o切换是否固定只显示当前的连接;
按f可以编辑过滤代码，这是翻译过来的说法，我还没用过这个！
按!可以使用shell命令，这个没用过！没搞明白啥命令在这好用呢！
按q退出监控。

中间的<= =>这两个左右箭头，表示的是流量的方向。

TX：发送流量
RX：接收流量
TOTAL：总流量
Cumm：运行iftop到目前时间的总流量
peak：流量峰值
rates：分别表示过去 2s 10s 40s 的平均流量

Linux任务计划、周期性任务执行

未来的某时间点执行一次任务：at、batch
周期性运行某任务：cron

邮件服务：
    smtp：simple mail transmission Protocol，用于传送邮件
    pop3：Post Office Protocol，
    imap4：Internet Mail Access Protocol，

    MUA：Mail User Agent
    mailx [-s 'SUBJECT'] username[@hostname]
    邮件正文的生成：
        1)直接给出，Ctrl+d退出
        2)输入重定向；
        3)通过管道：echo -e “How are you?\nHow old are you?” | mail

at命令：
    at [option] TIME
       TIME： 
            HH:MM [YYYY-mm-dd]
            noon,midnight,teatime
            tomorrow
            now+#{minutes,hours,days,OR weeks}
    常用选项：
        -q QUEUE：
        -l：列出队列中等待运行的作业，相当于atq
        -d：删除指定的作业，相当于atrm
        -c：查看具体作业任务
        -f /path/from/somefile：从指定的文件中读取任务

注意：作业的执行结果以邮件通知给相关用户。
        因为at是后台运行，其与终端脱离，所以运行的任务命令要注意其路径，最好是写绝对路径，或者设置好环境变量。

batch命令：
    让系统自行选择空闲时间去执行此处指定的任务；

周期性任务计划：cron
    相关的程序包：
        cronie：主程序包，提供了crond守护进程及相关辅助工具
        cronie-anacron：cronie的补充程序，用于监控cronie任务执行状况；如果cronie中的任务在过去该运行的时间点未能正常运行，则anacron会随后启动一次此任务；
        crontabs：包含CentOS提供系统维护任务；
    确保crond守护处于运行状态：
        CentOS 7：systemctl status crond
        CentOS 6：service crond status

计划要周期性执行的任务提交给crond，由其来实现到点运行。
    系统cron任务：系统维护作业
        /etc/crontab文件
    用户cron任务：
        crontab命令
系统cron：

示例：晚上9点10分运行echo命令
    10  21  *   *   *  root   /bin/echo "Hello!"        #使用命令绝对路径，上图所示，PATH只给了四个
时间表示法：
    （1）特定值：给定时间点有效取值范围内的值
    （2）* ：给定时间点上有效取值范围内的所有值；表示“每...”
    （3）离散取值：#，#，#
    （4）连续取值：-  ，如#-#
    （5）在指定时间范围上，定义步长：/#，#即为步长
示例：每3小时执行echo
    1  */3  * * * root   /bin/echo "hello"    # 小范围的位置给一个任意具体的值，如果用*,表示每3小时中的每1分钟执行，分钟域写1，代表每3小时的第1分钟执行。
    使用crontab -e命令编辑

用户cron：
    crontab命令定义，每个用户都有专用的cron任务文件：/var/spool/cron/USERNAME
crontab命令：
    crontab [-u user] [-l | -r | -e] [-i] 
        -l：列出所有任务
        -e：编辑任务
        -r：删除所有任务
        -i：同-r一同使用，以交互式模式让用户有选择移除指定任务
        -u user：仅root可运行，代为为指定用户管理cron任务

注意：运行结果以邮件通知给相关用户：
如果不想发邮件：    
    （1）COMMAND > /dev/null
    （2）COMMAND &> /dev/null

    对于cron任务来说，%有特殊用途，如果在命令中要使用%，则需要转义，但如果把%放置于单引号中，可以不用转义。

问题：
    1）如何在秒级别运行任务？
        *  *  *  *  *  for min in 0 1 2;do echo "hi";sleep 20;done
    2）如何实现每7分钟运行一次任务？（不能被所在位取值范围整除）
        自编写脚本，使用sleep命令

    sleep命令：
        sleep NUMBER [SUFFIX]...
            SUFFIX：s——秒，默认；m——分；h——小时；d——天