操作系統(tǒng)「進(jìn)程」是學(xué)計算機(jī)都要接觸的基本概念,拋開那些純理論的操作系統(tǒng)底層實現(xiàn),在Linux下做軟件開發(fā)這么多年,每次程序運(yùn)行出現(xiàn)問題,都要一步一步分析進(jìn)程各種狀態(tài),去排查問題出在哪里,這次lemon帶你在Linux環(huán)境下實操,一步步探究揭開「Linux進(jìn)程」的那些秘密。
何為進(jìn)程
首先我們說下「程序」的概念,程序是一些保存在磁盤上的指令的有序集合,是靜態(tài)的。進(jìn)程是程序執(zhí)行的過程,包括了動態(tài)創(chuàng)建、調(diào)度和消亡的整個過程,它是程序資源管理的最小單位。
線程是操作操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的最小單位。大部分情況下,它被包含在進(jìn)程之中,是進(jìn)程中的實際運(yùn)作單位,一個進(jìn)程內(nèi)可以包含多個線程,是資源調(diào)度的最小單位。[引用維基百科]
一:理論知識
1:在了解linux進(jìn)程之前,我們先來了解了解shell腳本在執(zhí)行命令的過程,
shell也是一個程序,它與其他程
序最大的不同是:它的目的是執(zhí)行其他程序,而不是從事計算,繪圖,存儲等等具體事務(wù)。分析一下shell的工作原理有助于破除shell的神秘感,更好的
掌握shell命令。以ls -l *.c 為例
1、shell不斷詢問是否有鍵盤輸入,用戶以enter結(jié)束鍵盤輸入后,shell程序以空格為分隔符,得到"ls","-l","*.c",三個字符串。
2、
shell發(fā)現(xiàn)第三個字符串包含"*"通配符,就會在當(dāng)前路徑(或指定路徑)下搜索滿足這個通配符的文件。有bar.c和foo.c兩個文件,然后展開成
{"ls","-l","bar.c","foo.c"}四個字符串,并保存在argv這個二維字符數(shù)組中,并賦值argc為4。
3、
shell然后搜索PATH這個全局變量保存的路徑,尋找一個叫"ls"的命令。如果存在,則fork()一個子進(jìn)程,調(diào)用exec()加載運(yùn)行l(wèi)s命
令。ls的main(int argc, string ** argv)函數(shù)的參數(shù)就是從shell那里得來的。若不存在就會提示用戶"command
not found"。
4、ls程序執(zhí)行后,會分析argc和argv,"-l"表示這是一個選項開關(guān),表明用戶想得到文件的詳細(xì)信息,并把這個開關(guān)量保存,以便最后輸出的時候選擇信息的格式。
5、ls執(zhí)行完既定的步驟后,退出并返回退出碼,若成功則返回0,否則根據(jù)錯誤的不同返回不同的非零數(shù)字。
6、shell在得到成功退出碼后,繼續(xù)等待用戶輸入
如上:命令在執(zhí)行過程中,
命令-->二進(jìn)制文件--->運(yùn)行---->作相應(yīng)的加載--->得出結(jié)論 在此過程中,所記錄的東西會產(chǎn)生進(jìn)程;
2.進(jìn)程:系統(tǒng)沒有干完的活 即cpu未完成的工作,正在運(yùn)行的程序 類型:程序進(jìn)程/服務(wù)進(jìn)程(eg:apache)常駐在內(nèi)存中 一個程序運(yùn)行時至少產(chǎn)生一個進(jìn)程
在內(nèi)核看來,進(jìn)程是一個個實體,內(nèi)核必須在它們之間共享各種計算機(jī)資源。對于像內(nèi)存這樣的受限資源來說,內(nèi)核一開始會為進(jìn)程分配一定數(shù)量的資源,并在進(jìn)程的生命周期內(nèi),統(tǒng)籌該進(jìn)程和整個系統(tǒng)對資源的需求,對這一分配進(jìn)行調(diào)整。程序終止時,內(nèi)核會釋放所有此類資源,供其他進(jìn)程重新使用。其他資源(如
CPU、網(wǎng)絡(luò)帶寬等)等屬于可再生資源,但必須在所有進(jìn)程間平等共享。
3.進(jìn)程管理的作用:
判斷服務(wù)器的健康狀態(tài)
查看系統(tǒng)中的所有進(jìn)程
殺死進(jìn)程
4:進(jìn)程的內(nèi)存布局
邏輯上將一個進(jìn)程劃分為以下幾個部分(也稱為段)
文本 :程序的指令。
數(shù)據(jù) :程序使用的靜態(tài)變量。
堆 :程序可從該區(qū)域動態(tài)分配額外內(nèi)存。
棧 :隨機(jī)數(shù)調(diào)用、返回而增減的一片內(nèi)存,用于為局部變量和函數(shù)調(diào)用鏈接信息分配存儲空間。
5:創(chuàng)建進(jìn)程和執(zhí)行程序
進(jìn)程可使用系統(tǒng)調(diào)用fork()來創(chuàng)建一個新進(jìn)程。調(diào)用fork()的進(jìn)程被稱為父進(jìn)程,新創(chuàng)建的進(jìn)程則被稱為子進(jìn)程。內(nèi)核通過對父進(jìn)程的復(fù)制來創(chuàng)
建子進(jìn)程。子進(jìn)程從父進(jìn)程處繼承數(shù)據(jù)段、棧段以及堆段的副本后,可以修改這些內(nèi)容,不會影響父進(jìn)程的“原版”內(nèi)容。(在內(nèi)存中被標(biāo)記為只讀的程序文本段則
由父、子進(jìn)程共享)
然后,子進(jìn)程要么去執(zhí)行與父進(jìn)程共享代碼中的另一組不同函數(shù),或者,更為常見的情況是使用系統(tǒng)調(diào)用execve()去加載并執(zhí)行一個全新程序。execve()會銷毀現(xiàn)有的文本段、數(shù)據(jù)段、棧段及堆段,并根據(jù)新程序的代碼,創(chuàng)建新段來替換它們。
6:進(jìn)程ID和父進(jìn)程ID
每一進(jìn)程都有一個唯一的整數(shù)型進(jìn)程標(biāo)識符(PID).此外,每一進(jìn)程還具有一個父進(jìn)程標(biāo)識符(PPID)屬性,用以標(biāo)識請求內(nèi)核創(chuàng)建自己的進(jìn)程。
7:進(jìn)程終止和終止?fàn)顟B(tài)
可使用以下兩種方式之一來終止一個進(jìn)程:其一,進(jìn)程可使用_exit(
)系統(tǒng)調(diào)用(或相關(guān)的exit()庫函數(shù)),請求退出;其二,向進(jìn)程傳遞信號,將其"殺死”。無論以何種方式退出,進(jìn)程都會生成“終止?fàn)顟B(tài)”,一個非負(fù)小
整數(shù),可供父進(jìn)程的wait()系統(tǒng)調(diào)用檢測。在調(diào)用_exit()的情況下,進(jìn)程會指明自己的終止?fàn)顟B(tài)。若由信號來“殺死”進(jìn)程,則會根據(jù)導(dǎo)致進(jìn)程“死
亡”的信號類型來設(shè)置進(jìn)程的終止?fàn)顟B(tài)。(有時會將傳遞進(jìn)_exit()的參數(shù)稱為進(jìn)程的“退出狀態(tài)”,以示與終止?fàn)顟B(tài)有所不同,后者要第指傳遞給
_exit()的參數(shù)值,要么表示“殺死”進(jìn)程的信號。)
根據(jù) 慣例,終止?fàn)顟B(tài)為0表示進(jìn)程“功成身退”,非0則表示有錯誤發(fā)生。大多數(shù)shell會將前一執(zhí)行程序的終止?fàn)顟B(tài)保存于shell變量$?中。
二:進(jìn)程的狀態(tài)
1:system Monitor(命令打開:)中狀態(tài):status:1:sleeping(要使用時可以被喚醒)
2:running
3:stop(不可以自動喚醒 可以手動喚醒,cpu可以將此處所使用的信息傳遞給進(jìn)程)
2.狀態(tài)切換:系統(tǒng)回收cpu上緩存信息資源/使用某些程序
3.系統(tǒng)資源:硬盤 cpu 內(nèi)存
cpu一級緩存(直接可以用)
二級緩存
內(nèi)存(需要去取)如果內(nèi)存中資源被回收,則進(jìn)程關(guān)閉
4:ps 默認(rèn)查看所處shell處產(chǎn)生的進(jìn)程
三:進(jìn)程所涉及的一些命令
####1.ps命令####ps
a ##關(guān)于當(dāng)前環(huán)境的所有進(jìn)程
x ##與當(dāng)前環(huán)境無關(guān)的所有進(jìn)程
f ##顯示進(jìn)程從屬關(guān)系
e ##顯示進(jìn)程調(diào)用環(huán)境工具的詳細(xì)信息
l ##長列表顯示進(jìn)程的詳細(xì)信息
u ##顯示進(jìn)程的用戶信息
加-和不加-的區(qū)別:
ps aux #查看系統(tǒng)中所有進(jìn)程,使用BSD操作系統(tǒng)格式
ps -le # 查看系統(tǒng)中所有進(jìn)程 ,使用linux操作格式
ps aux
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
user:該進(jìn)程由哪個用戶產(chǎn)生
pid:進(jìn)程的id號
%cpu:該進(jìn)程占用cpu資源的百分比
%mem:該進(jìn)程占有物理內(nèi)存百分比
VSZ:該進(jìn)程占用虛擬內(nèi)存的大小
RSS:該進(jìn)程占用實際內(nèi)存的大小
tty:該進(jìn)程在哪個終端進(jìn)行tty1-tty7代表本地控制臺,pts/0-255代表虛擬終端
狀態(tài):
R:運(yùn)行
S:睡眠
T:停止?fàn)顟B(tài)
s:包含子進(jìn)程
+:位于后臺
ps ax -o %cpu,%mem,user,group,comm,nice,pid ##指定顯示進(jìn)程的某些信息
%cpu ##顯示進(jìn)程cpu負(fù)載
%mem ##顯示進(jìn)程內(nèi)存負(fù)載
user ##進(jìn)程用戶
group ##進(jìn)程組
comm ##進(jìn)程名稱
nice ##進(jìn)程優(yōu)先級
pid ##進(jìn)程的id
ps ax -o %cpu,comm --sort ##按照進(jìn)程信息排序
+ ##正序
- ##倒序
%cpu ##cpu負(fù)載排序
%mem ##內(nèi)存負(fù)載
####2.環(huán)境中進(jìn)程的前后臺調(diào)用####
jobs ##查看被打入環(huán)境后臺的進(jìn)程
ctrl+z ##把占用終端的進(jìn)程打入后臺
fg ##把后臺進(jìn)程調(diào)回前臺
bg ##把后臺暫停的進(jìn)程運(yùn)行
comm & ##讓命令直接在后臺運(yùn)行
###7.top命令####
top ##監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)載工具
top 和 ps 區(qū)別
##ps看到的是命令執(zhí)行瞬間的進(jìn)程信息,top可以持續(xù)的監(jiān)視
##ps只是查看進(jìn)程,而top還可以監(jiān)控系統(tǒng)性能,如平均負(fù)載,cpu,內(nèi)存
##top可以直接操作進(jìn)程,如改變優(yōu)先級(命令r)和關(guān)閉進(jìn)程(命令k)