第十章 Centos7-系统进程管理
本节所讲内容：
10.1 进程概述和ps查看进程工具
10.2 uptime查看系统负载-top动态管理进程
10.3 前后台进程切换- nice进程优先级-实战screen后台执行命令
10.1 进程概述和ps管理进程
10.1.1 什么是进程？
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；
• 程序代码的一个或多个执行线程；
• 进程状态
程序： 二进制文件，静态 /bin/date,/usr/sbin/sshd
进程： 是程序运行的过程， 动态，有生命周期及运行状态。
下图所示的是进程的生命周期：
描述如下：
父进程复制自己的地址空间（fork [fɔ:k] 分叉）创建一个新的（子）进程结构。每个新进程分配一个唯一的进程 ID （PID），满足跟踪安全性之需。PID 和 父进程 ID （PPID）是子进程环境的元素，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。
centos5或6PID为1的进程是： init
centos7 PID为1的进程是： systemd
僵尸进程：一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵尸进程。
用自己的话表达:父进程退出了， 子进程没有退出， 那么这些子进程就没有父进程来管理了，就变成僵尸进程。
10.1. 2 进程的属性
进程ID（PID)：是唯一的数值，用来区分进程
父进程的ID（PPID)
启动进程的用户ID（UID）和所归属的组（GID）
进程状态：状态分为运行R、休眠S、僵尸Z
进程执行的优先级
进程所连接的终端名
进程资源占用：比如占用资源大小（内存、CPU占用量）
10.1.3 使用ps查看进程工具
1、ps查看进程工具
例1：常用的参数：
a: 显示跟当前终端关联的所有进程
u: 基于用户的格式显示（U: 显示某用户ID所有的进程）
x: 显示所有进程，不以终端机来区分
例2：常用的选项组合是 ps -aux
[root@xuegod63 ~]# ps -axu | more
注： 最后一列[xxxx] 使用方括号括起来的进程是内核态的进程。 没有括起来的是用户态进程。
上面的参数输出每列含意：
USER: 启动这些进程的用户
PID: 进程的ID
%CPU 进程占用的CPU百分比；
%MEM 占用内存的百分比；
VSZ：进程占用的虚拟内存大小（单位：KB）
RSS：进程占用的物理内存大小（单位：KB）
STAT：该程序目前的状态，Linux进程有5种基本状态：
R ：该程序目前正在运作，或者是可被运作；
S ：该程序目前正在睡眠当中 (可说是 idle 状态啦！)，但可被某些讯号(signal) 唤醒。
T ：该程序目前正在侦测或者是停止了；
Z ：该程序应该已经终止，但是其父程序却无法正常的终止他，造成 zombie (疆尸) 程序的状态
D 不可中断状态.
5个基本状态后，还可以加一些字母，比如：Ss、R+，如下图：
它们含意如下:：
<: 表示进程运行在高优先级上
N: 表示进程运行在低优先级上
L: 表示进程有页面锁定在内存中
s: 表示进程是控制进程
l: 表示进程是多线程的
+: 表示当前进程运行在前台
START：该 process 被触发启动的时间；
TIME ：该 process 实际使用 CPU 运作的时间。
COMMAND：该程序的实际指令
例1： 查看进程状态
[root@xuegod63 ~]# vim a.txt
在另一个终端执行：
[root@xuegod63 ~]# ps -aux | grep a.txt #查看状态 S表示睡眠状态， + 表示前台
root 4435 0.0 0.2 151752 5292 pts/1 S+ 20:52 0:00 vim a.txt
root 4661 0.0 0.0 112676 996 pts/0 S+ 21:05 0:00 grep --color=auto a.txt
在vim a.txt 这个终端上 按下： ctrl+z
[1]+ 已停止 vim a.txt
在另一个终端执行：
[root@xuegod63 ~]# ps -aux | grep a.txt #查看状态 T表示停止状态
root 4435 0.0 0.2 151752 5292 pts/1 T 20:52 0:00 vim a.txt
root 4675 0.0 0.0 112676 996 pts/0 S+ 21:05 0:00 grep --color=auto a.txt
注：
ctrl-c 是发送 SIGINT 信号，终止一个进程
ctrl-z 是发送 SIGSTOP信号，挂起一个进程。将作业放置到后台(暂停)
ctrl-d 不是发送信号，而是表示一个特殊的二进制值，表示 EOF。代表输入完成或者注销
例2： D 不可中断状态
[root@xuegod63 ~]# tar -zcvf usr-tar.gz /usr/
#然后在另一个终端不断查看状态，由S+，R+变为D+
2、ps常用的参数： ps -ef
-e 显示所有进程
-f 显示完整格式输出
我们常用的组合： ps -ef
包含的信息如下
UID: 启动这些进程的用户
PID: 进程的ID
PPID: 父进程的进程号
C: 进程生命周期中的CPU利用率
STIME: 进程启动时的系统时间
TTY: 表明进程在哪个终端设备上运行。如果显示 ?表示与终端无关，这种进程一般是内核态进程。另外， tty1-tty6 是本机上面的登入者程序，若为 pts/0 等，则表示运行在虚拟终端上的进程。
TIME: 运行进程一共累计占用的CPU时间
CMD: 启动的程序名称
例1：测试CPU使用时间。
dd if=/dev/zero of=/a.txt count=10 bs=100M
[root@localhost ~]# ps -axu | grep dd
注：
ps aux 是用BSD的格式来显示进程。
ps -ef 是用标准的格式显示进程
10.2 uptime查看系统负载-top动态管理进程
10.2.1 uptime查看CPU负载工具
[root@localhost ~]# uptime
13:22:30 up 20days, 2 users, load average: 0.06, 0.60, 0.48
弹出消息含意如下：
|
13:22:30 |
当前时间 |
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up 20days |
系统运行时间 ，说明此服务器连续运行20天了 |
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2 user |
当前登录用户数 |
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load average: 0.06, 0.60, 0.48 |
系统负载，即任务队列的平均长度。 三个数值分别为 1分钟、5分钟、15分钟前到现在的平均值。 |
任务队列的平均长度是什么？
大厅排除买票：
这时队列是4:
cpu队列数为3时，如图：
任务队列的平均长度 懂：1 不懂：2
互动：例1：找出当前系统中，CPU负载过高的服务器？
服务器1： load average: 0.15, 0.08, 0.01 1核
服务器2： load average: 4.15, 6.08, 6.01 1核
服务器3： load average: 10.15, 10.08, 10.01 4核
答案：服务器2
如果服务器的CPU为1核心，则load average中的数字 >=3 负载过高，如果服务器的CPU为4核心，则load average中的数字 >=12 负载过高。
经验：单核心，1分钟的系统平均负载不要超过3，就可以，这是个经验值。
如下图： 1人只能买1张票，排第四的人可能会急。 所以我们认为超过3就升级CPU
10.2.2 top命令
[root@xuegod63 ~]# top #top弹出的每行信息含意如下：
第一行内容和uptime弹出的信息一样
进程和CPU的信息( 第二、三行)
当有多个CPU时，这些内容可能会超过两行。内容如下：
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Tasks: 481 total |
进程总数 |
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1 running |
正在运行的进程数 |
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480 sleeping |
睡眠的进程数 |
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0 stopped |
停止的进程数 |
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0 zombie |
僵尸进程数 |
|
Cpu(s): 0.0% us |
系统用户进程使用CPU百分比。 |
|
0.0% sy |
内核中的进程占用CPU百分比 |
|
0.0% ni |
用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比 |
|
98.7% id |
空闲CPU百分比 |
|
0.0% wa |
cpu等待I/0完成的时间总量。 测试： 终端1：执行：top 终端2：dd if=/dev/zero of=/a.txt count=10 bs=100M 终端3：dd if=/dev/zero of=/a.txt count=10 bs=100M 如下： |
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0.0% hi（了解） 硬中断消耗时间
|
硬中断，占的CPU百分比。1. 硬中断是由硬件产生的，比如，像磁盘，网卡，键盘，时钟等。每个设备或设备集都有它自己的IRQ（中断请求）。基于IRQ，CPU可以将相应的请求分发到对应的硬件驱动上（注：硬件驱动通常是内核中的一个子程序，而不是一个独立的进程）。# hi -> Hardware IRQ: The amount of time the CPU has been servicing hardware interrupts. |
|
0.0% si（了解） 软中断消耗时间 |
软中断，占的CPU百分比。1. 通常，软中断是一些对I/O的请求。这些请求会调用内核中可以调度I/O发生的程序。对于某些设备，I/O请求需要被立即处理，而磁盘I/O请求通常可以排队并且可以稍后处理。根据I/O模型的不同，进程或许会被挂起直到I/O完成，此时内核调度器就会选择另一个进程去运行。I/O可以在进程之间产生并且调度过程通常和磁盘I/O的方式是相同。# si -> Software Interrupts.: The amount of time the CPU has been servicingsoftware interrupts. |
|
0.0 st （steal 偷） |
st：虚拟机偷取物理的时间。比如：物理机已经运行了KVM，XEN虚拟机。KVM虚拟机占用物理机的cpu时间 |
内存信息(第四五行)
内容如下：
|
Mem: 2033552k total |
物理内存总量 |
|
340392k used |
使用的物理内存总量 |
|
1376636k free |
空闲内存总量 |
|
316524k buff/cache |
用作内核缓存的内存量。 和free -k 一个意思
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|
Swap: 2017948k total |
交换区总量 |
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0k used |
使用的交换区总量 |
|
192772k free |
空闲交换区总量 |
|
1518148 avail Mem |
总的可利用内存是多少 |
注：如果swap分区，被使用，那么你的内存不够用了。
第7行进程信息
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列名 |
含义 |
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PID |
进程id |
|
USER |
进程所有者的用户名 |
|
PR |
优先级（由内核动态调整），用户不能 |
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NI |
进程优先级。 nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级，用户可以自己调整 |
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VIRT（virtual memory usage） |
虚拟内存，是进程正在使用的所有内存（ps中标为VSZ） VIRT：virtual memory usage 虚拟内存 1、进程“需要的”虚拟内存大小，包括进程使用的库、代码、数据等 2、假如进程申请100m的内存，但实际只使用了10m，那么它会增长100m，而不是实际的使用量 |
|
RES（resident memory usage） |
是进程所使用的物理内存。实际实用内存（ps中标为RSS） RES：resident memory usage 常驻内存 1、进程当前使用的内存大小，但不包括swap out 2、包含其他进程的共享 3、如果申请100m的内存，实际使用10m，它只增长10m，与VIRT相反 4、关于库占用内存的情况，它只统计加载的库文件所占内存大小 |
|
SHR |
共享内存大小，单位kb SHR：shared memory 共享内存 1、除M了自身进程的共享内存，也包括其他进程的共享内存 2、虽然进程只使用了几个共享库的函数，但它包含了整个共享库的大小 3、计算某个进程所占的物理内存大小公式：RES – SHR 4、swap out后，它将会降下来 |
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S |
进程状态。 |
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%CPU |
上次更新到现在的CPU时间占用百分比 |
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%MEM |
进程使用的物理内存百分比 |
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TIME+ |
进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒 |
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COMMAND |
命令名/命令行 |
top快捷键：
默认3s刷新一次，按s修改刷新时间
按空格 ：立即刷新。
q退出
P：按CPU排序
M：按内存排序
T按时间排序
p: 进程IP，查看某个进程状态
数字键1：显示每个内核的CPU使用率
u/U：指定显示的用户
h:帮助
例1：运行top，依次演示一下top的快捷键，让大家看一下效果
例2：使用TOP动态只查看某个或某些进程的信息
找到进程ID
[root@localhost ~]# ps -axu | grep vim
Warning: bad syntax, perhaps a bogus '-'? See /usr/share/doc/procps-3.2.8/FAQ
root 9667 0.0 0.2 143620 3344 pts/1 S<+ 19:15 0:00 vim a.txt
[root@localhost ~]# top -p 9667
10.2.3 实战1：找出系统中使用CPU最多的进程
运行top ， 找出使用CPU最多的进程 ，按大写的P，可以按CPU使用率来排序显示
互动：在linux系统中一个进程，最多可以使用100%cpu对吗？
如下图，可以看到dirtycow（脏牛漏洞，用于提权） 进程使用196.8%
这是你第一次看见： 1
如果你的4核心的cpu，你可以运行400%
10.2.4 lsof命令
lsof命令用于查看你进程打开的文件，打开文件的进程，进程打开的端口(TCP、UDP)
-i<条件>：列出符合条件的进程。（4、6、协议、:端口、 @ip ）
-p<进程号>：列出指定进程号所打开的文件；
例：
[root@xuegod63 ~]# vim a.txt
[root@xuegod63 ~]# ps -axu | grep a.txt
root 43641 0.8 0.2 151744 5280 pts/3 S+ 18:19 0:00 vim a.txt
root 43652 0.0 0.0 112676 996 pts/1 S+ 18:19 0:00 grep --color=auto a.txt
[root@xuegod63 ~]# lsof -p 43641 #一般用于查看木马进程，在读哪些文件
[root@xuegod63 ~]# lsof -i :22 #用于查看端口，或查看黑客开启的后门端口是哪个进程在使用
10.2.4 pstree工具使用
pstree：（display a tree of processes）以树状图显示进程，只显示进程的名字，且相同进程合并显示。
格式：pstree 或 pstree -p
以树状图显示进程，还显示进程PID。
[root@xuegod63 ~]# pstree -p
10.3 前后台进程切换- nice进程优先级-实战screen后台执行命令
10.3.1 Linux后台进程与前台进程的区别
前台进程:是在终端中运行的命令，那么该终端就为进程的控制终端，一旦这个终端关闭，这个进程也随着消失
后台进程: 也叫守护进程（Daemon），是运行在后台的一种特殊进程，不受终端控制，它不需要与终端交互；Linux的大多数服务器就是用守护进程实现的。比如，Web服务器httpd等。
10.3.2 进程的前台与后台运行
跟系统任务相关的几个命令（了解）：
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& |
用在一个命令的最后，可以把这个命令放到后台执行. |
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ctrl + z |
将一个正在前台执行的命令放到后台，并且暂停. |
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jobs |
查看当前有多少在后台运行的进程.它是一个作业控制命令 |
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fg（foreground process） |
将后台中的命令调至前台继续运行, 如果后台中有多个命令，可以用 fg %jobnumber将选中的命令调出，%jobnumber是通过jobs命令查到的后台正在执行的命令的序号(不是pid) |
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bg(background process) |
将一个在后台暂停的命令，变成继续执行; 如果后台中有多个命令，可以用bg %jobnumber将选中的命令调出，%jobnumber是通过jobs命令查到的后台正在执行的命令的序号(不是pid) |
实战恢复被挂起的进程（了解）
例： vim a.txt 按下： ctrl+z
[root@xuegod63 ~]# vim a.txt #打开后，然后执行 ctrl+z
[1]+ 已停止 vim a.txt
[root@xuegod63 ~]# ps -axu | grep vim
root 43710 0.8 0.2 151744 5304 pts/3 T 18:26 0:00 vim a.txt
root 43720 0.0 0.0 112676 984 pts/3 S+ 18:26 0:00 grep --color=auto vim
[root@xuegod63 ~]# jobs #查看当前有多少在后台运行的进程
[1]+ 已停止 vim a.txt
[root@xuegod63 ~]# fg 1 #将后台挂起的进程恢复到前台运行
10.3.3 kill关闭进程
关闭进程3个命令：kill killall pkill
kill关闭进程：kill 进程号 关闭单个进程
killall和pkill 命令用于杀死指定名字的进程
通过信号的方式来控制进程的
kill -l =====> 列出所有支持的信号（了解） 用最多的是： 9 信号
信号编号 信号名
1）SIGHUP 重新加载配置
2） SIGINT 键盘中断 crtl+c
3) SIGQUIT 退出
9） SIGKILL 强制终止
15） SIGTERM 终止（正常结束），缺省信号
18） SIGCONT 继续
19） SIGSTOP 停止
20） SIGTSTP 暂停 crtl+z
例1： kill和killall终止进程
[root@xuegod63 ~]# kill -9 2342
[root@xuegod63 ~]# killall sshd
[root@xuegod63 ~]# pkill sshd
10.3.4 进程的优先级管理
优先级取值范围为（-20,19），越小优先级越高, 默认优先级是0
命令1：nice 指定程序的运行优先级
格式：nice n command
命令2：renice 改变程序的运行优先级
格式：renice -n pid
例1：指定运行vim的优先级为5
[root@xuegod63 ~]# nice -n 5 vim a.txt
输入内容，然后ctrl+z 挂起
通过ps查看这个文件的PID号
[root@xuegod63 ~]# ps -aux|grep vim
通过top命令查看优先级
[root@xuegod63 ~]# top -p 26154
改变正在运行的进程的优先级
10.3.5 实战：使用screen后台实时执行命令备份命令
实战场景：公司晚上需要备份1T数据，我在xshell上直接执行备份脚本back.sh可以吗？ 或直接运行back.sh & 放到后台运行可以吗？ 当关了xshell后，back.sh & 还在后台执行吗？
答：xshell长时间连接，如果本地网络偶尔断开或xshell不小心关闭，都会让后台运行的备份命令停止运行的。正确做法使用： srceen
10.3.6 screen概述和安装
Screen中有会话的概念,，用户可以在一个screen会话中创建多个screen窗口，在每一个screen窗口中就像操作一个真实的telnet/SSH连接窗口那样。
安装screen软件包
# rpm -ivh /mnt/Packages/screen-4.1.0-0.23.20120314git3c2946.el7_2.x86_64.rpm
或者
[root@xuegod63 ~]# yum -y install screen
10.3.7 screen使用方法
直接在命令行键入screen命令回车，如下图
[root@xuegod63 ~]# screen
Screen将创建一个执行shell的全屏窗口。你可以执行任意shell程序，就像在ssh窗口中那样
例如，我们在做某个大型的操作但是突然之间断开：
实战：使用screen后台实时执行命令备份命令
[root@xuegod63 ~]# screen #进入
[root@xuegod63 ~]# vim a.txt #执行命令， 或执行你自己需要运行的备份命令
此时想离开一段时间，但还想让这个命令继续运行
[root@xuegod63 ~]# #在screen当前窗口键入快捷键Ctrl+a+d
[detached from 44074.pts-3.xuegod63] #分离出来独立的一个会话
detached [dɪˈtætʃt] 分离，独立
半个小时之后回来了，找到该screen会话：
[root@tivf06 ~]# screen -ls #查看已经建立的会话ID
There is a screen on:
44074.pts-1.tivf06 (Detached)
1 Socket in /tmp/screens/S-root.
重新连接会话：
[root@xuegod63 ~]# screen -r 44074
root@xuegod63 ~]# exit #不想使用screen 会话了，执行：exit退出。
附：常用screen参数
screen -S test -> 新建一个叫test的会话
screen -ls -> 列出当前所有的会话
screen -r test -> 回到test会话
总结：
10.1 进程概述和ps查看进程工具
10.2 uptime查看系统负载-top动态管理进程
10.3 前后台进程切换- nice进程优先级-实战screen后台执行命令