内核的功用：进程管理、内存管理、文件系统、网络功能、驱动程序、安全功能等。

1 程序

1.1 什么是程序？

• 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。
• 用于描述进程要完成的功能，是控制进程执行的指令集。
• 保存在硬盘、光盘等介质中的可执行代码和数据。
• 静态保存的代码。

2 进程

2.1 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。

• 在CPU及内存中运行的程序代码
• 动态执行的代码
• 进程ID（Process ID，PID）号码被用来标记各个进程
• UID、GID、和SELinux语境决定对文件系统的存取和访问权限
• 通常从执行进程的用户来继承
• 存在生命周期
• 都由其父进程创建

进程是已启动的可执行程序的运行实例，进程有以下组成部分：

• 已分配内存的地址空间；
• 安全属性，包括所有权凭据和特权；
• 有权限限制；
• 程序代码的一个或多个执行线程；

父进程与子进程：

父进程复制自己的地址空间（fork派生）创建一个新的（子）进程结构。

每个进程分配一个唯一的进程ID（PID），满足跟踪安全性之需。

任何进程都可以创建子进程。

所有进程都是第一个系统进程的后代。

2.2 进程具有的特征

• 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；
• 并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行；
• 独立性：进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；
• 结构性：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

2.3 僵尸进程

僵尸进程是当子进程比父进程先结束，而父进程又没有回收子进程，释放子进程占用的资源，此时子进程将成为一个僵尸进程。如果父进程先退出 ，子进程被init接管，子进程退出后init会回收其占用的相关资源。

在UNIX 系统中，一个进程结束了，但是他的父进程没有等待(调用wait / waitpid)他， 那么他将变成一个僵尸进程。 但是如果该进程的父进程已经先结束了，那么该进程就不会变成僵尸进程， 因为每个进程结束的时候，系统都会扫描当前系统中所运行的所有进程， 看有没有哪个进程是刚刚结束的这个进程的子进程，如果是的话，就由init 来接管他，成为他的父进程。

2.4 线程

线程（英语：thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

60年代，在OS中能拥有资源和独立运行的基本单位是进程，然而随着计算机技术的发展，进程出现了很多弊端，一是由于进程是资源拥有者，创建、撤消与切换存在较大的时空开销，因此需要引入轻型进程；二是由于对称多处理机（SMP）出现，可以满足多个运行单位，而多个进程并行开销过大。因此在80年代，出现了能独立运行的基本单位——线程（Threads）。

查看进程有几个线程，可以使用 "cat /proc/PID/status"查看。

3 查看进程

3.1 ps命令——静态查看进程

ps 命令是 Process Status 的缩写 ，可以查看进程当前状态的快照。查看静态的进程统计信息，即执行 ps 命令的那个时刻的进程快照。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/PID 目录下的各文件中。

ps命令支持三种语法格式：

• UNIX风格。选项可以组合在一起，并且选项前必须有 "-" 连字符 。如：ps -ef。
• GNU选项。选项前有两个 "-" 连字符 。如：ps --help。
• BSD选项。选项可以组合在一起，但是选项前不能有 "-" 连字符。如：ps aux。

ps [option]...
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常用选项

• 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|--sort 属性：对属性排序，属性前加 - 表示降序排列。

举例说明：

• "ps aux" 可以查看系统中所有的进程；
• "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 -l" 只能看到当前 Shell 产生的进程。

3.1.1 ps aux

使用“ps aux”命令查看进程信息：

[root@localhost ~]# ps aux |head -5
 USER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
 root          1  0.0  0.2 125496  3988 ?        Ss   17:06   0:01 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 21
 root          2  0.0  0.0      0     0 ?        S    17:06   0:00 [kthreadd]
 root          3  0.0  0.0      0     0 ?        S    17:06   0:01 [ksoftirqd/0]
 root          5  0.0  0.0      0     0 ?        S<   17:06   0:00 [kworker/0:0H]
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进程信息共有11个字段，每个字段含义如下：

3.1.2 ps -le

使用“ps -le”命令查看进程信息：

[root@localhost ~]# ps -le|head -5
 F S   UID    PID   PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
 4 S     0      1      0  0  80   0 - 31374 ep_pol ?        00:00:01 systemd
 1 S     0      2      0  0  80   0 -     0 kthrea ?        00:00:00 kthreadd
 1 S     0      3      2  0  80   0 -     0 smpboo ?        00:00:01 ksoftirqd/0
 1 S     0      5      2  0  60 -20 -     0 worker ?        00:00:00 kworker/0:0H
复制代码

进程信息共有14个字段，每段含义如下：

如果不想看到所有的进程，只想查看一下当前登录的终端产生了哪些进程，那只需使用 "ps -l" 命令就足够了。

3.1.3 自定义显示字段（查看进程的特定属性）

命令格式：

ps axo 列名,列名,列名... 
 ps -eo 列名,列名,列名...
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示例：

1）查看进程的PID、PPID、%MEM、COMMAND四个属性

[root@localhost ~]# ps axo pid,ppid,%mem,command |head -5
    PID   PPID %MEM COMMAND
      1      0  0.2 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 21
      2      0  0.0 [kthreadd]
      3      2  0.0 [ksoftirqd/0]
      5      2  0.0 [kworker/0:0H]
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2）查看进程的USER、PID、PPID、%CPU、COMMAND五个属性

[root@localhost ~]# ps -eo user,pid,ppid,%cpu,command |head -5
 USER        PID   PPID %CPU COMMAND
 root          1      0  0.0 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 21
 root          2      0  0.0 [kthreadd]
 root          3      2  0.0 [ksoftirqd/0]
 root          5      2  0.0 [kworker/0:0H]
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3.1.4 进程排序

命令格式：

ps aux --sort=列名（或-列名）
 ps axo 列名,列名,列名...  --sort=列名（或-列名）
 ps -eo 列名,列名,列名...  --sort=列名（或-列名）
 #列名前加减号“-”，表示降序排列。不加减号，表示升序排列。
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示例：

1）按CPU占比升序排列，ps aux --sort=%cpu。

[root@localhost ~]# ps aux --sort=%cpu |head -5
 USER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
 root          1  0.0  0.2 125496  3988 ?        Ss   17:06   0:01 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 21
 root          2  0.0  0.0      0     0 ?        S    17:06   0:00 [kthreadd]
 root          3  0.0  0.0      0     0 ?        S    17:06   0:01 [ksoftirqd/0]
 root          5  0.0  0.0      0     0 ?        S<   17:06   0:00 [kworker/0:0H]
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2）按内存占比降序排列，ps aux --sort=-%mem。

[root@localhost ~]# ps aux --sort=-%mem |head -4
 USER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
 gdm        1579  0.0  6.2 1829132 116748 ?      Sl   17:07   0:04 /usr/bin/gnome-shell
 gdm        1643  0.0  1.1 1230884 21948 ?       Sl   17:07   0:00 /usr/libexec/gnome-settings-daemon
 root       1336  0.0  0.9 267920 16948 tty1     Ssl+ 17:07   0:00 /usr/bin/X :0 -background none -noreset -audit 4 -verbose -auth /run/gdm/auth-for-gdm-u0i80j/database -seat seat0 -nolisten tcp vt1
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3.2 top命令——动态查看进程

ps 命令可以一次性给出当前系统中进程状态，但使用此方式得到的信息缺乏时效性，并且，如果管理员需要实时监控进程运行情况，就必须不停地执行 ps 命令，这显然是缺乏效率的。

为此，Linux 提供了 top 命令。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。

选项：

• -d 秒数：指定 top 命令每隔几秒更新。默认是 3 秒。
• -b：使用批次处理模式输出。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，可使用如下按键，进行交互操作：

• ? 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（memory）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。
• z：彩色显示
• F：通过光标设置字段是否展示，以及展示顺序。

示例：

[root@localhost ~]# top -d 10    //每10秒刷新一次
 [root@localhost ~]# top -d 10 -n 5   //每10秒刷新一次，只执行5次，刷新5次后自动退出
 [root@localhost ~]# top -p 655,1120   //查看PID为655和1120的进程
 [root@localhost ~]# top -u nancy     //查看nancy用户的进程
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3.2.1 top命令输出内容

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：

0. 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。
1. 第二部分从第六行开始，显示的是系统中进程的信息。

3.2.2 top命令输出内容——第一部分详解

第一部分是前五行，显示的是整个系统的资源使用状况。

top - 15:42:37 up 35 min,  2 users,  load average: 0.28, 0.37, 0.30
 Tasks: 169 total,   1 running, 168 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
 %Cpu(s):  6.0 us,  9.4 sy,  0.0 ni, 84.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
 KiB Mem :  1867024 total,  1243576 free,   255592 used,   367856 buff/cache
 KiB Swap:  4194300 total,  4194300 free,        0 used.  1423048 avail Mem 
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1）第一行是任务队列信息，具体内容如表所示。top - 15:33:35 up 26 min, 2 users, load average: 0.48, 0.33, 0.22

2）第二行是进程信息，具体内容如表。

Tasks: 169 total, 1 running, 168 sleeping, 0 stopped, 0 zombie

3）第三行是 CPU 信息，具体内容如表。

%Cpu(s): 6.0 us, 9.4 sy, 0.0 ni, 84.6 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st

4）第四行是物理内存信息，具体内容如表。

KiB Mem : 1867024 total, 1243576 free, 255592 used, 367856 buff/cache

5）第五行是交换分区（swap）信息，具体内容如表。

KiB Swap: 4194300 total, 4194300 free, 0 used. 1423048 avail Mem

根据第一部分判断服务器健康状况：

通过 top 命令的第一部分就可以判断服务器的健康状态。如果 1 分钟、5 分钟、15 分钟的平均负载高于 1，则证明系统压力较大。如果 CPU 的使用率过高或空闲率过低，则证明系统压力较大。如果物理内存的空闲内存过小，则也证明系统压力较大。

这时，我们就应该判断是什么进程占用了系统资源。如果是不必要的进程，就应该结束这些进程；如果是必需进程，那么我们该増加服务器资源（比如増加虚拟机内存），或者建立集群服务器。

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。

3.2.3 top命令输出内容——第二部分详解

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：

内存说明：

VIRT：virtual memory usage虚拟内存

1. 进程需要的内存大小，但并没有占满。
2. 假如进程新申请100MB的内存，但实际只使用了50MB，那么它会增长100MB，而不是实际的50MB使用量。
3. VIRT = SWAP + RES

RES：resident memory usage常驻内存

1. 进程当前使用的内存大小，不包括swap。
2. 包含其他进程的共享内存。
3. 如果申请100MB的内存，实际使用50MB，它只增长50MB，与VIRT相反。
4. RES = CODE + DATA

SHR：shared memory 共享内存

1. 除了自身进程的共享内存，也包括其他进程的共享内存。
2. 计算某个进程所占的物理内存大小公式：RES – SHR

3.3 pgrep命令——查询进程的PID

根据特定条件查询进程的PID信息。

• -U：指定用户
• -l：显示进程名
• -a：显示完整格式的进程名
• -P < PID>：显示指定进程的子进程

示例：

[root@localhost ~]# pgrep -U nancy -l    //查询nancy用户的进程PID，并显示进程名
 21169 bash
 21365 su
 [root@localhost ~]# pgrep "log" -l    //查询进程名称中带有"log"的进程的PID，并显示进程名称
 466 xfs-log/dm-0
 655 xfs-log/sdb5
 656 xfs-log/sda1
 657 xfs-log/sdb1
 738 xfs-log/dm-2
 813 systemd-logind
 817 rsyslogd
 819 abrt-watch-log
 820 abrt-watch-log
 [root@localhost ~]# pgrep -P 823     //查询PID为823的进程的子进程
 846
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3.4 prtstat命令——查看指定的进程

命令格式：

prtstat [options] PID
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常用选项：

-r ：格式显示（raw)

示例：

[root@localhost ~]# prtstat 1121
 Process: sshd                   State: S (sleeping)
   CPU#:  0              TTY: 0:0        Threads: 1
 Process, Group and Session IDs
   Process ID: 1121                Parent ID: 1
     Group ID: 1121               Session ID: 1121
   T Group ID: -1
 Page Faults
   This Process    (minor major):     1288         9
   Child Processes (minor major):        0         0
 CPU Times
   This Process    (user system guest blkio):   0.01   0.02   0.00   0.34
   Child processes (user system guest):         0.00   0.00   0.00
 Memory
   Vsize:       108 MB    
   RSS:         4182 kB                   RSS Limit: 18446744073709 MB
   Code Start:  0x55973c7bf000            Code Stop:  0x55973c886a24
   Stack Start: 0x7ffdccc33580
   Stack Pointer (ESP): 0x7ffdccc32b58    Inst Pointer (EIP): 0x7f1fd7de9783
 Scheduling
   Policy: normal
   Nice:   0              RT Priority: 0 (non RT)
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