Linux中进程和计划任务-编程知识

一.程序

1.什么是程序

（1）是一组计算机能识别和执行的指令，运行于电子计算机上，满足人们某种需求的信息化工具

（2）用于描述进程要完成的功能，是控制进程执行的指令集

二.进程

1.什么是进程

运行中的程序的一个副本，是被载入内存的一个指令集合，是资源分配的单位，

（1）进程ID（Process ID，PID）号码被用来标记各个进程

（2）UID、GID语境决定对文件系统的存取和访问权限

（3）通常从执行进程的用户来继承

（4）存在生命周期

（5）都由其父进程创建

进程创建：

（1）init：第一个进程，从 CentOS7 以后为systemd

（2）进程：都由其父进程创建，fork()，父子关系，CoW：Copy On Write 写实更新，有数据写入子进程需要新的内存空间

2.进程具有的特征

（1）动态性：进程是程序的一次执行过程，是临时的，有生命期的，是动态产生，动态消亡的；

（2）并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行；

（3）独立性：进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；

（4）结构性：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

3.僵尸进程

当子进程（child process）先于父进程（parent process）退出，但是父进程没有调用wait/waitpid回收子进程的资源，则子进程变成僵尸进程。

但是如果该进程的**父进程已经结束，那该进程就不会变成僵尸进程，**因为每个进程结束的时候，系统会扫描所有运行中的进程，看看有没有哪个进程是刚结束的进程的子进程，如果有就由Init来接管他，成为他的父进程。

示例：僵尸进程

思路：

（1）将父进程使用“kill -19”命令停止，接受不到数据

（2）将子进程使用“kill -9”命令除去

父进程接收不到数据以为子进程仍然存在，形成僵尸进程

“ps aux |grep -v grep |grep Z” #过滤僵尸进程

如何解决僵尸进程？

（1）将父进程重新激活

（2）将父进程使用“kill -9”命令除去

（3）重启系统

4.查看进程中的线程

如何确定一个程序  是多线程 还是 单线程？
pstree 
cat /proc/进程的PID/status
prtstat    进程pid号

示例：使用pstree -p 查看进程（显示pid号）

使用cat /proc/进程pid号/status查看线程

或者使用 prtstat 进程pid号查询

5.进程的状态

进程的基本状态：

（1）创建状态：进程在创建时需要申请一个空白PCB(process control block进程控制块)，向其中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。如果创建工作无法完成，比如资源无法满足，就无法被调度运行，把此时进程所处状态称为创建状态

（2）就绪状态：进程已准备好，已分配到所需资源，只要分配到CPU就能够立即运行

（3）执行状态：进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态

（4）阻塞状态：正在执行的进程由于某些事件（I/O请求，申请缓存区失败）而暂时无法运行，进程受到阻塞。在满足请求时进入就绪状态等待系统调用

（5）终止状态：进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态。无法再执行

进程的更多状态：

（1）运行态：running

（2）就绪态：ready

（3）睡眠态：分为两种，可中断：interruptable，不可中断：uninterruptable

（4）停止态：stopped，暂停于内存，但不会被调度，除非手动启动

（5）僵死态：zombie，僵尸态，结束进程，父进程结束前，子进程不关闭，杀死父进程可以关闭僵死态的子进程

6.进程分类

操作系统分类：

（1）协作式多任务：早期 windows 系统使用，即一个任务得到了 CPU 时间，除非它自己放弃使用CPU ，否则将完全霸占 CPU ，所以任务之间需要协作——使用一段时间的 CPU ，主动放弃使用

（2）抢占式多任务：Linux内核，CPU的总控制权在操作系统手中，操作系统会轮流询问每一个任务是否需要使用 CPU ，需要使用的话就让它用，不过在一定时间后，操作系统会剥夺当前任务的 CPU 使用权，把它排在询问队列的最后，再去询问下一个任务

进程类型：

（1）守护进程: daemon,在系统引导过程中启动的进程，和终端无关进程

（2）前台进程：跟终端相关，通过终端启动的进程

注意：两者可相互转化

三.进程管理相关命令

1.ps命令 静态查看进程

ps 即 process state，可以查看进程当前状态的快照，默认显示当前终端中的进程，Linux系统各进程的相关信息均保存在/proc/数字目录/status 下的文件中

常用选项及说明

选项	说明
a	显示当前终端下的所有进程信息，包括其他用户的进程。与“x”选项结合时将示系统中所有的进程信息
u	使用以用户为主的格式输出进程信息。
x	显示当前用户在所有终端下的进程信息
-e	显示系统内的所有进程信息。
-l	使用长（Long）格式显示进程信息。
-f	使用完整的（Full）格式显示进程信
k 或 --sort	对属性排序,属性前加 - 表示倒序 ps aux k -%cpu
o	选项显示定制的信息 pid、cmd、%cpu、%mem

查看静态的进程统计信息

（1）"ps aux" 可以查看系统中所有的进程；

（2）"ps -le" 可以查看系统中所有的进程，而且还能看到进程的父进程的 PID 和进程优先级；

（3）"ps -l" 只能看到当前 Shell 产生的进程；

示例：

（1）ps aux 查看系统中所有的进程

“ps aux ” 输出信息的表头及含义

表头	含义
USER	该进程是由哪个用户产生的。
PID	进程的 ID。
%CPU	该进程占用 CPU 资源的百分比，占用的百分比越高，进程越耗费资源。
%MEM	该进程占用物理内存的百分比，占用的百分比越高，进程越耗费资源。
VSZ	该进程占用虚拟内存的大小，单位为 KB。
RSS	该进程占用实际物理内存的大小，单位为 KB。
TTY	该进程是在哪个终端运行的。其中，tty1 ~ tty7 代表本地控制台终端（可以通过 Alt+F1 ~ F7 快捷键切换不同的终端），tty1~tty6 是本地的字符界面终端，tty7 是图形终端。pts/0 ~ 255 代表虚拟终端，一般是远程连接的终端，第一个远程连接占用 pts/0，第二个远程连接占用 pts/1，依次増长。？代表和终端无关，系统进程
STAT	进程状态。常见的状态有以下几种： -D：不可被唤醒的睡眠状态，通常用于 I/O 情况。 -R：该进程正在运行。 -S：该进程处于睡眠状态，可被唤醒。 -T：停止状态，可能是在后台暂停或进程处于除错状态。 -W：内存交互状态（从 2.6 内核开始无效）。 -X：死掉的进程（应该不会出现）。 -Z：僵尸进程。进程已经中止，但是还是占用硬件资源。 -<：高优先级（以下状态在 BSD 格式中出现）。 -N：低优先级。 -L：被锁入内存。 -s：包含子进程。 -l：多线程（小写 L）。 -+：位于后台。
START	该进程的启动时间。
TIME	该进程占用 CPU 的运算时间，注意不是系统时间。
COMMAND	产生此进程的命令名。

（2）“ps -le ” 可以查看系统中所有的进程，而且还能看到进程的父进程的 PID 和进程优先级

“ps -le” 输出信息的表头及含义

表头	含义
F	进程标志，说明进程的权限，常见的标志有两个: 1：进程可以被复制，但是不能被执行；4：进程使用超级用户权限；
S	进程状态。具体的状态和"psaux"命令中的 STAT 状态一致；
UID	运行此进程的用户的 ID；
PID	进程的 ID；
PPID	父进程的 ID；
C	该进程的 CPU 使用率，单位是百分比；
PRI	进程的优先级，数值越小，该进程的优先级越高，越早被 CPU 执行；系统定义不可以人为修改
NI	进程的优先级，数值越小，该进程越早被执行；可以人为修改
ADDR	该进程在内存的哪个位置；
SZ	该进程占用多大内存；
WCHAN	该进程是否运行。"-"代表正在运行；
TTY	该进程由哪个终端产生；
TIME	该进程占用 CPU 的运算时间，注意不是系统时间；
CMD	产生此进程的命令名；

（3）“ps aux k -%cpu” 按CPU利用率倒序排序

使用 “dd if=/dev/zero of=/dev/null” 命令模拟cpu忙

（4）ps axo pid,cmd,%mem,%cpu #查看进程的特定属性

选择特定属性按内存倒序排序：ps axo pid,cmd,%cpu,%mem k %mem

（5）实验模拟Linux系统中病毒

当Linux系统中病毒时进程cpu利用率过高很有可能就是中毒的进程

模拟中毒使用“dd if=/dev/zero of=/dev/null”命令

使用“ps aux k -%cpu ”命令按CPU利用率倒序排序，查询到该进程pid号

通过pid号查找到该进程，直接将该文件删除只能短时间解决这个病毒，之后该病毒很容易会重新出现。如何较好解决该问题，在一个文件夹中我们知道是不能存在相同文件名的文件，我们可以在删除该中毒文件后，重新建立一个与病毒文件同名的文件，并使用chattr命令将该文件锁定

2.top命令 动态地持续监听进程地运行状态

top 命令可以动态地持续监听进程地运行状态，与此同时，该命令还提供了一个交互界面，用户可以根据需要，人性化地定制自己的输出，进而更清楚地了进程的运行状态。

top 命令的输出内容是动态的，默认每隔 3 秒刷新一次。命令的输出主要分为两部分：

（1）第一部分是前五行，显示的是整个系统的资源使用状况，我们就是通过这些输出来判断服务器的资源使用状态的；

（2）第二部分从第六行开始，显示的是系统中进程的信息；

第一部分：

第一行为任务队列信息，具体内容如表所示

内容	说明
18:02:22	系统当前时间
up 10：13	系统的运行时间.本机己经运行 10 小时 13分钟
23users	当前登录了三个用户
load average: 0.00,0.01，0.05	系统在之前 1 分钟、5 分钟、15 分钟的平均负载。如果 CPU 是单核的，则这个数值超过 1 就是高负载：如果 CPU 是四核的，则这个数值超过 4 就是高负载（这个平均负载完全是依据个人经验来进行判断的，一般认为不应该超过服务器 CPU 的核数）

第二行为进程信息，具体内容如表

内容	说明
Tasks: 223 total	系统中的进程总数
1 running	正在运行的进程数
222 sleeping	睡眠的进程数
0 stopped	正在停止的进程数
0 zombie	僵尸进程数。如果不是 0，则需要手工检查僵尸进程

第三行为 CPU 信息，具体内容如表

内容	说明
Cpu(s): 0.0 %us	用户模式占用的 CPU 百分比个人用户开启的进程占用的 cpu 率
0.1%sy	系统模式占用的 CPU 百分比
0.0%ni	改变过优先级的用户进程占用的 CPU 百分比
99.9%id	空闲 CPU 占用的 CPU 百分比
0.0%wa	等待输入/输出的进程占用的 CPU 百分比 1
0.0%hi	硬中断请求服务占用的 CPU 百分比
0.0%si	软中断请求服务占用的 CPU 百分比
0.0%st	st（steal time）意为虚拟程序占用 cpu 时间百分比，就是当有虚拟机时，虚拟 CPU 等待实际 CPU 的时间百分比

第四行为物理内存信息，具体内容如表buff cache

内容	说明
Mem: 2031912 total	物理内存的总量，单位为KB
350240 used	己经使用的物理内存数量
932128 free	空闲的物理内存数量。我们使用的是虚拟机，共分配了 628MB内存，所以只有53MB的空闲内存
749544 buff/cache	作为缓冲的内存数量

第五行为交换分区（swap）信息，如表

内容	说明
Swap: 4194300 total	交换分区（虚拟内存）的总大小
0 used	已经使用的交换分区的大小
4194300 free	空闲交换分区的大小
1431216 avail Mem	作为缓存的交换分区的大小

缓冲（buffer）和缓存（cache）的区别：

缓存（cache）是在读取硬盘中的数据时，把最常用的数据保存在内存的缓存区中，再次读取该数据时，就不去硬盘中读取了，而在缓存中读取。

缓冲（buffer）是在向硬盘写入数据时，先把数据放入缓冲区,然后再一起向硬盘写入，把分散的写操作集中进行，减少磁盘碎片和硬盘的反复寻道，从而提高系统性能。

简单来说，缓存（cache）是用来加速数据从硬盘中"读取"的，而缓冲（buffer）是用来加速数据"写入"硬盘的。

第二部分：

top 命令的第二部分输出，主要是系统进程信息，各个字段的含义如下：

表头	说明
PID	进程的 ID。
USER	该进程所属的用户。
PR	优先级，数值越小优先级越高
NI	优先级，数值越小、优先级越高
VIRT	该进程使用的虚拟内存的大小，单位为 KB
RES	该进程使用的物理内存的大小，单位为 KB。
SHR	共享内存大小，单位为 KB
S	进程状态。
%CPU	该进程占用 CPU 的百分比
%MEM	该进程占用内存的百分比
TIME+	该进程共占用的 CPU 时间
COMMAND	进程的命令名

top常用选项

选项	说明
-d 秒数	指定 top 命令每隔几秒更新。默认是 3 秒
-b	使用批处理模式输出。一般和"-n"选项合用，用于把 top 命令重定向到文件中
-n 次数	指定 top 命令执行的次数。一般和"-"选项合用
-p 进程PID	仅查看指定 ID 的进程
-s	使 top 命令在安全模式中运行，避免在交互模式中出现错误
-u 用户名	只监听某个用户的进程

在top命令的显示窗口中，还可以使用如下按键，进行一下交互操作：

按键	说明
? 或 h	显示交互模式的帮助
c	按照 CPU 的使用率排序，默认就是此选项
M	按照内存的使用率排序
N	按照 PID 排序
T	按照 CPU 的累积运算时间排序，也就是按照 TIME+ 项排序
k	按照 PID 给予某个进程一个信号。一般用于中止某个进程，信号 9 是强制中止的信号
r	按照 PID 给某个进程重设优先级（Nice）值
q	退出 top 命令