进程的介绍及相关命令

首先，先了解一下计算机五大性能的命令

cpu     top   w

内存    top   free

硬盘剩余   df

硬盘读写性能   iostat

网络带宽    iftop

一，进程与程序

1，什么是程序 ：

硬盘上躺着，执行特点任务的一串代码

2，什么是进程：

加载到内存中运行，进程是程序的副本 程是有生命周期的，程序没有

3，进程特点

• 进程ID（Process ID，PID）号码被用来标记各个进程
  
• UID、GID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
  

4，进程权限的问题

基于UID、GID语境决定对文件系统的存取和访问权限

不同用户对进程的查看，写，执行的权限不同

生产环境中：用chmod改权限  或者acl访问控制列表

5，如何看进程号

pstree   -p

以树形结构列出进程信息      -p 显示PID

二，进程，线程，协程

（一）进程

1，定义

进程是一个具有一定独立功能的程序在一个数据集上的一次动态执行的过程，是操作系统进行资源分配和调度的一个独立单位，是应用程序运行的载体。进程是一种抽象的概念，从来没有统一的标准定义。

2，组成

进程一般由程序、数据集合和进程控制块三部分组成。

程序用于描述进程要完成的功能，是控制进程执行的指令集；

数据集合是程序在执行时所需要的数据和工作区；

程序控制块(Program Control Block，简称PCB)，包含进程的描述信息和控制信息，是进程存在的唯一标志。

3，简言之

一个进程拖多个线程  ，进程是老板，只接受任务，不处理任务，线程是干活得

一个进程最少一个线

（二）线程

1，定义

线程是程序执行中一个单一的顺序控制流程，是程序执行流的最小单元，是处理器调度和分派的基本单位。

一个进程可以有一个或多个线程，各个线程之间共享程序的内存空间(也就是所在进程的内存空间)

2，组成

一个标准的线程由线程ID、当前指令指针(PC)、寄存器和堆栈组成

3，线程作用

减少硬件资源消耗

进程切换

相同资源的存储

（三）协程

手写脚本的方式，哪个线程先执行

例题

问：如何确定一个程序是多线程 还是 单线程

答：先pstree看进程号，

去到  /proc/1103

看出sshd   为单线程

为什么要区分一个程序是多线程还是单线程

多线程高并发，可以应对复杂场景

三，进程 使用 内存 的问题

（一）常见问题

内存泄漏：Memory Leak

指程序中用malloc或new申请了一块内存，但是没有用free或delete将内存释放，导致这块内存一直处于占用状态

内存溢出：Memory Overflow

指程序申请了10M的空间，但是在这个空间写入10M以上字节的数据，就是溢出,类似红杏出墙

内存不足：OOM

oom 会经常看到 out of meory 内存不足

（二）oom  常见使用场景

在java程序中比较常见

原因:

给应用分配内存太少：比如虚拟机本身可使用的内存（一般通过启动时的VM参数指定）太少。

应用用的太多，并且用完没释放，浪费了。此时就会造成内存泄露或者内存溢出。

使用的解决办法：

1，限制java进程的max heap，并且降低java程序的worker数量，从而降低内存使用

2，给系统增加swap空间

3，pmap   进程id  （看哪个块占内存特别大，有可能这个块的代码开发写错了） ）

1. pmap   进程id
2. [root@localhost ~]#pmap 1143
3. 1143:   /usr/sbin/sshd -D
4. 0000555bd6b0f000    800K r-x-- sshd
5. 0000555bd6dd6000     16K r---- sshd
6. 0000555bd6dda000      4K rw--- sshd
7. 0000555bd6ddb000     36K rw---   [ anon ]
8. 0000555bd7603000    132K rw---   [ anon ]

四，进程状态

（一）进程的基本状态

• 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
  
• 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
  
• 执行状态：进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态
  
• 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
  
• 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
  

（二）状态之间转换六种情况

运行——>就绪

1，主要是进程占用CPU的时间过长，而系统分配给该进程占用CPU的时间是有限的；

2，在采用抢先式优先级调度算法的系统中,当有更高优先级的进程要运行时，该进程就被迫让出CPU，该进程便由执行状态转变为就绪状态

就绪——>运行

运行的进程的时间片用完，调度就转到就绪队列中选择合适的进程分配CPU

运行——>阻塞

正在执行的进程因发生某等待事件而无法执行，则进程由执行状态变为阻塞状态，如发生了I/O请求

阻塞——>就绪

进程所等待的事件已经发生，就进入就绪队列以下两种状态是不可能发生的：

阻塞——>运行

即使给阻塞进程分配CPU，也无法执行，操作系统在进行调度时不会从阻塞队列进行挑选，而是从就绪队列中选取

就绪——>阻塞

就绪态根本就没有执行，谈不上进入阻塞态

（三）进程更多的状态

• 运行态：running
  
• 就绪态：ready
  
• 睡眠态：分为两种，可中断：interruptable，不可中断：uninterruptable
  
• 停止态：stopped，暂停于内存，但不会被调度，除非手动启动
  
• 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
  

这边重点介绍一下僵尸态

1，僵尸进程/僵尸态具体含义

进程结束 父进程 会回收子进程的硬件资源， 子进程如果出现意外关闭， 父进程无感知就不会收回资源，人为关闭父进程， 资源不会回收产生僵尸进程

2，实验模拟僵尸进程

1. [root@centos8 ~]#bash
2. [root@centos8 ~]#echo $BASHPID
3. 1809
4. [root@centos8 ~]#echo $PPID
5. 1436
6. #将父进程设为停止态
7. [root@centos8 ~]#kill -19 1436
8. #杀死子进程，使其进入僵尸态
9. [root@centos8 ~]#kill -9 1809
10. [root@centos8 ~]#ps aux #可以看到上面图示的结果，STAT为Z，表示为僵尸态
11. #方法1:恢复父进程
12. [root@centos8 ~]#kill -18 1436 
13. #方法2:杀死父进程
14. [root@centos8 ~]#kill -9 1436
15. #再次观察，可以僵尸态的进程不存在了
16. [root@centos8 ~]#ps aux

    也可以    pstree  -p   | grep bash  

3，如何结束僵尸进程

重启

生产环境下：僵尸进程是 父进程意外死了，本身就是事故，僵尸进程本身 其实不太占内存

五，进程之间通讯

1,同一主机

pipe 管道,单向传输             cmd1  |  cmd 2

socket   套接字文件,双工通信

Memory-maped file   文件映射,将文件中的一段数据映射到物理内存，多个进程共享这片内存

shm shared memory 共享内存

signal 信号

Lock   对资源上锁，如果资源已被某进程锁住，则其它进程想修改甚至读取这些资源，都将被阻塞，直到锁被打开

semaphore 信号量，一种计数器

2，不同主机

socket=IP和端口号

RPC remote procedure call   远程调用

六，进程优先级

在 Linux 系统中，表示进程优先级的有两个参数：Priority 和 Nice

（一）优先级规则

PRI (最终值) = PRI (原始值) + NI

PRI (最终值) 数值越小代表该进程越优先被 CPU 处理

PRI (原始值)数值越大，优先级越高，PRI(原始值)我们调不了，所以我们不必理会

NI 值越 小，该进程就越优先被 CPU 处理

注意;NI范围   -20到+19

（二）进程优先级相关命令

1，查看优先级

ps    命令（process  state）

axo  都是选项  o指属性… 选项显示定制的信息 pid、cmd、%cpu、%mem

2，更改优先级

[root@centos8 ~]#nice -n -10 ping 127.0.0.1

[root@centos7 ~]#renice -n -20 2118

七，进程分类

（一）操作系统分类：

• 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
  
• 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
  

（二）进程类型

• 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
  
• 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）按进程资源使用的分类

• CPU-Bound：CPU 密集型，非交互
  
• IO-Bound：IO 密集型，交互
  

八，进程相关命令

（一）ps

1,含义

ps 即 process state     查看静态的进程统计信息

2，选项

• 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；
  

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 - 表示倒序 ps aux k -%cpu
  
• o 属性… 选项显示定制的信息 pid、cmd、%cpu、%mem
  

3，ps 不同命令表示的具体信息

ps aux

ps -ef

4，ps 实际运用

① 过滤僵尸进程

解释 :

ps  aux    可以查看系统中所有的进程

grep  -v   grep    用了grep程序，会有grep 进程  排除掉

grep  Z        ps  aux后重看的所有内容中stat 表示进程状态（Z表示僵尸状态）

②找到利用率最高的进程

找到cpu 利用率最高的进程

找到内存利用率最高的进程

看自己相看的进程的属性并排序

③找到未知进程的执行程序文件路径

可能存在的场景：

中病毒案例，现在中病毒了造成内存（cpu或者其他）占用率过高，通过ps  aux 命令可以找到

如果kill  杀掉他，过段时间又会起来，可以根据pid 号，去到   /proc/pid号/exe  

找到程序的绝对路径，删除掉

也可以在病毒程序的绝对路径下，手写一个同名的可执行程序（治标不治本）

（二）prtstat查看进程信息

查看进程信息

prtstat  直接加pid 号

（三）top

1,含义

任务管理器   动态查看进程信息

2，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；
  

3，top 命令显示窗口里 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；
  

4，top 命令显示窗口里   改变首部信息显示

uptime信息：l命令

tasks及cpu信息：t命令

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：s

终止指定进程：k

保存文件：W

5，top 命令    内容的具体介绍

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；

第一行为任务队列信息，具体内容如表 所示。

第二行为进程信息，具体内容如表

第三行为 CPU 信息，具体内容如表

第四行为物理内存信息，具体内容如表buff cache

第五行为交换分区（swap）信息，如表

② 第二部分从第六行开始

显示的是系统中进程的信息

• 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。
  

6，top 生产环境作用

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。

（四）pgrep查看指定的进程

查看指定的进程

• -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
  

问： 我想知道当前系统root  一共运行了多少个进程？

ps  aux | grep   -v   grep  |  grep  root  |  wc  - l

pgrep  -U   root  |  wc  -l

（五）pidof已知程序名不知道pid号

1. [root@localhost ~]#pidof nginx
2. #查看  nginx进程的 pid 号
3. 22142 22002

（六）pstree命令进程树

以树形结构列出进程信息

1,常用选项

-a    显示启动每个进程对应的完整指令，包括启动进程的路径、参数等

-p 显示PID

-T 不显示线程thread,默认显示线程

-u 显示用户切换

-H pid 高亮显示指定进程及其前辈进程

2,常用命令表达形式

1. [root@test ~]# pstree  1
2. #查看进程号为1的进程
3. 
4. [root@test ~]# pstree lisi
5. #查看用户lisi的进程
6. 
7. [root@test ~]# pstree -pH 1780
8. #高亮

（七）lsof  

1,含义

lsof 命令，“list opened files”的缩写，直译过来，就是列举系统中已经被打开的文件。通过 lsof 命令，我们就可以根据文件找到对应的进程信息，也可以根据进程信息找到进程打开的文件。

2，选项

3，误删文件找回

前提有别人在用

1. lsof |grep delete
2. cupsd      1144（pid）           root   10r      REG              253,0      2337    9381005 /etc/passwd+ (deleted)
3. 
4. ll /proc/1144/fd
5. fd 是文件描述符
6. [root@localhost data]#ll /proc/1144/fd
7. 总用量 0
8. lr-x------. 1 root root 64 11月 29 11:26 0 -> /dev/null
9. lrwx------. 1 root root 64 11月 29 11:26 1 -> socket:[20288]
10. lr-x------. 1 root root 64 11月 29 11:26 10 -> /etc/passwd+ (deleted)
11. lrwx------. 1 root root 64 11月 29 11:26 11 -> socket:[24022]
12. lrwx------. 1 root root 64 11月 29 11:26 12 -> socket:[24023]
13. 
14. cat /proc/1144/fd/10

4,看那些程序占用了111 端口

（八）监控系统资源 虚拟 资源 vmstat

1，含义

Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，可用来监控 CPU 使用、进程状态、内存使用、虚拟内存使用、硬盘输入/输出状态等信息。

1. [root@localhost ~]# vmstat [-a] [刷新延时 刷新次数]
2. [root@localhost ~]# vmstat [选项] 
3. 
4. 
5. [root@localhost proc]# vmstat 1 3
6. #使用vmstat检测，每隔1秒刷新一次，共刷新3次

2，选项

3，字段

（九）free  内存

free  -h

free  -m   #以m为单位查看

问;一台服务器开机一周后非常卡，

是因为缓存太多

echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
#清除缓存

pmap 1073
查看进程占用 内存的详细信息

（十）  iostat

1,定义

iostat 可以提供更丰富的IO性能状态数据

2，选项

常用选项:

-c 只显示CPU行

-d 显示设备〈磁盘)使用状态

-k 以千字节为为单位显示输出

-t 在输出中包括时间戳

-x 在输出中包括扩展的磁盘指标

3，例子

iostat 1 -d /dev/sda

#只看 sda硬盘

（十一）iotop 监视磁盘

（十二）webadin图形化界面

yum 下载webadin

systemctl start webmin

systemctl status webmin

真机访问虚拟机的网络，端口号是10000

输入账户，密码

将语言改成中文

（十三）uptime 系统运行了多久时间

1. [root@localhost ~]#uptime 
2. 01:29:00 up  2:07,  6 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
3. 当前时间      运行时间  登录用户

（十四）显示CPU相关统计mpstat

1. [root@localhost ~]#mpstat 
2. Linux 3.10.0-693.el7.x86_64 (localhost.localdomain)  2023年07月27日   _x86_64_  (4 CPU)
3. 
4. 01时31分37秒  CPU    %usr   %nice    %sys   %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
5. 01时31分37秒  all    0.71    0.00    1.08    0.75      0.00    0.04   0.00    0.00    0.00   97.41
6. 当前时间            用户空间  ni优先级 系统内核                           盗取时间                 系统空闲
7. 
8. 
9. 盗取时间和虚拟化有关
10. 
11. [root@localhost ~]#mpstat  1  3
12. #1秒 一次    看3次

（十五）系统资源统计 dstat

（十六）pmap   看到进程使用内存的情况

九，进程管理

（一）前台运行与后台运行

前台运行：影响当前终端的操作

后台运行：不影响当前终端的操作

（二）前后台命令

1，将前台命令放入后台

为什么要放后台，可以并行执行，提高效率

命令后加  &

2，查看后台任务列表 jobs

3， 把命令从后台拉回前台

fg  1

4，再次把命令放入后台并停止

ctrl +z

5,再次开启后台任务

bg  1

（三）并行执行任务

#ping 127.0.0.1&ping 127.0.0.2&ping 127.0.0.3&

（三）结束进程

kill

1，含义

kill 从字面来看，就是用来杀死进程的命令，但事实上，这个或多或少带有一定的误导性。从本质上讲，kill 命令只是用来向进程发送一个信号，至于这个信号是什么，是用户指定的。

也就是说，kill 命令的执行原理是这样的，kill 命令会向操作系统内核发送一个信号（多是终止信号）和目标进程的 PID，然后系统内核根据收到的信号类型，对指定进程进行相应的操作。

2，通式

kill [信号] PID
kill 命令是按照 PID 来确定进程的，所以 kill 命令只能识别 PID，而不能识别进程名

3，常用信号编号

4， killall    /pkill   群杀

killall [选项] [信号] 进程名

• -i：交互式，询问是否要杀死某个进程；
  
• -I：忽略进程名的大小写；
  

pkill [信号] 进程名