Linux進程

1、使用命令行啓動、撤銷進程

1）啓動進程

linux啓動進程的命令能夠用sh，python ，./文件名

這裏我編寫的是Python文件做爲演示，因此用Python 文件名建立進程

 

上面，我用vi編輯了一個名爲test的py文件，用cat命令查看文件內容，該程序主要是執行3秒鐘輸出一條「我是一個進程」的字符串，及當前時間戳，一共輸出三次。而後，用python 文件名的命令執行該程序，運行結果如上

2）查看進程

咱們能夠用conky查看進程中是否有py文件在執行

 

運行程序能夠看到，有一個進程號爲6622的Python文件正在執行

如今我將程序改了一下，讓他陷入一個死循環，而且每隔3秒輸出指定內容以及他的進程號。

 

從運行結果能夠看出，進程號是6773。linux在啓動一個進程時，系統會在/proc下建立一個以pid命名的文件夾，該文件夾下存放了進程的信息，其中包括一個名爲exe的文件即記錄了絕對路徑，經過ll或ls –l命令便可查看。因而咱們進入到/proc/6773文件夾下

 

cwd符號連接的是進程運行目錄，exe符號鏈接就是執行程序的絕對路徑

一樣能夠查看進程的命令還有top和ps：

top是一個即時顯示process動態的命令：

 

使用方式：top [-] [d delay] [q] [c] [S] [s] [i] [n] [b]

d :改變顯示的更新速度，或是在交談式指令列( interactive command)按s

q :沒有任何延遲的顯示速度，若是使用者是有superuser的權限，則top將會以最高的優先序執行

c :切換顯示模式，共有兩種模式，一是隻顯示執行檔的名稱，另外一種是顯示完整的路徑與名稱

S :累積模式，會將己完成或消失的子行程( dead child process )的CPU time累積起來

s :安全模式，將交談式指令取消,避免潛在的危機

i :不顯示任何閒置(idle)或無用(zombie)的行程

n :更新的次數，完成後將會退出top

b :批次檔模式，搭配"n"參數一塊兒使用，能夠用來將top的結果輸出到檔案內

Ps能夠顯示瞬間行程 (process) 的動態：

 

使用方式：ps [options] [--help]
參數：ps的參數很是多, 在此僅列出幾個經常使用的參數並大略介紹含義
-A    列出全部的進程
-w    顯示加寬能夠顯示較多的資訊
-au    顯示較詳細的資訊
-aux    顯示全部包含其餘使用者的行程

3）結束進程

進程的退出有兩種狀況，一種是當程序執行完成後正常退出，還有一種就是由用戶強行終止，如今，咱們的程序是死循環，是沒法正常退出的，因而，咱們須要用kill命令強行終止他，kill -9 pid

 

2、調用系統函數接口

1）建立進程（多個）

fork()函數能夠建立進程，他的實質是一個進程的克隆，建立的進程獨立於父進程單獨存在，父子兩個進程同時運行，若是fork()函數返回的是0，則表明該進程是子進程，若返回的值大於0，則表明父進程，若小於0，則表明進程建立失敗，且父子進程pid不一樣

把以前的py文件改一下，在建立子進程前輸出一次當前進程的pid，即父進程pid，而後建立子進程，根據fork()返回的子進程pid值輸出對應進程的pid，重複執行兩次，且每次間隔3秒

 

從上面的運行結果能夠看出，在建立子進程前的進程pid是父進程的pid：7188，建立後不只存在父進程的pid，還多出了子進程的pid：7189，且兩個進程相互獨立，都在循環中重複了兩次，最明顯從程序末尾「結束進程」輸出了兩次能夠看出

這裏我只是用fork()建立了一個子進程，下面我將用他來建立多個子進程

 

上面這段程序的意思是，用一個for循環屢次（這裏是三次）建立子進程，且每次均由父進程建立，若fork()的返回值小於等於0，則退出for循環，執行下面的內容，而父進程則要建立滿三次後才能繼續執行下面的內容，這裏要有一種並行的思惟，不能以單一的流水線看待程序的執行，很明顯的，從程序末尾輸出「進程結束」四次也能夠看出建立成功（三個子進程，一個父進程），從fork()的賦值也能夠看出，fork()建立出的子進程不會覆蓋以前存在的進程，這也體現了一種並行的思惟

2）進程的併發執行

進程數量少於空閒cpu數目：

首先來看看怎樣查看cpu的數量，方法不少，舉幾個特別的例子。

一、在/proc/cpuinfo中存放了cpu的基本信息，咱們能夠用過他來查看

 

 

能夠看到，這裏列出的processor從0到1，他是邏輯處理器的id，故共有兩個邏輯cpu

二、將/proc/cpuinfo經過管道過濾處理一下

 

能夠看到有兩個邏輯cpu

三、經過Python的multiprocessing庫中的cpu_count()函數獲取

 

下面，我來改一下test.py文件，讓他執行的大意爲建立一個子進程，父子進程並行執行一個二次累乘運算，每次運算後延時2秒，而後輸出各自的pid及進程執行時間

 

上面是兩個進程並行的狀況，下面我再來改一下，改爲只有一個進程跑

 

進程數量大於空閒cpu數目：

這裏我建立三個子進程，也就是四個進程並行，來看下他的執行時間

 

再來看看cpu的使用狀況：

 

上面這是兩個進程的cpu佔用率

 

上面這是多個cpu的佔用率，能夠看出，進程數大於cpu邏輯數時，單個程序對cpu的佔用率降低了，但執行速度仍是進程數小於cpu邏輯數的狀況下要快些，這是由於，進程數與CPU核數一致的狀況下，能夠減小沒必要要的由於系統調度形成的性能損失，在進程與CPU調度的關係中，單個核心處理多個進程的時候，是排隊處理的，因此將進程數量設置超過核心數是沒有太大意義的。

父進程阻塞等待子進程：

下面再用/proc來看看，當用wait()阻塞父進程時，父子進程的狀態是怎樣的：

這是改了以後的代碼，爲方便查看狀態讓父子兩個進程循環輸出進程號，這裏flag的做用是，讓wait()函數在while循環中只執行一次，當子進程結束後便可喚醒父進程：

 

那麼一開始執行的時候，只有子進程在運行，父進程備阻塞了，經過命令：/proc/[pid]/status能夠看到此時父進程的狀態是sleeping的：

 

而子進程的狀態是running：

 

接着，咱們kill掉子進程，喚醒父進程，父進程此時的狀態就變成Running了：

 

父子進程執行不一樣的可執行文件：

我把函數改爲這樣，讓子進程在執行時經過execl()函數調用child_test.py文件，輸出各自的進程號，能夠看到，雖然子進程調用了child_test.py但他們的進程號都是同樣的

 

生成3層或以上的父子進程樹：

這裏我生成三層進程樹，爲方便查看其關係，每層均爲一個進程，flag用來確保第三層只有一個進程，py文件以下：

 

下面，咱們用/proc命令查看，首先來系統的介紹一下/proc文件：

/proc文件系統，不是普通的文件系統，而是系統內核的映像，該目錄中的文件時存放在系統內存中的，它以文件系統的形式爲訪問系統內核數據的操做提供接口。

/proc文件下有根據進程號排列的信息：
以前用到的查看進程詳細信息，就是到/proc/pid/status下查看的
/proc/pid/cmdline 進程啓動命令
/proc/pid/cwd 連接到進程當前工做目錄
/proc/pid/environ 進程環境變量列表
/proc/pid/exe 連接到進程的執行命令文件
/proc/pid/fd 包含進程相關的全部的文件描述符
/proc/pid/maps 與進程相關的內存映射信息
/proc/pid/mem 指代進程持有的內存,不可讀
/proc/pid/root 連接到進程的根目錄
/proc/pid/stat 進程的狀態
/proc/pid/statm 進程使用的內存的狀態
/proc/pid/status 進程狀態信息,比stat/statm更具可讀性
/proc/self 連接到當前正在運行的進程

下面咱們就用/proc/pid/status來查看父子進程樹的關係：

這是查看第三層子進程的status文件結果

 

這裏的Pid是當前進程的id，這裏的PPid是當前進程的父進程id，Threads表示當前進程的線程數，從上面能夠看出該進程的pid是19744，他的父進程的pid爲19743，而後咱們又用proc查看pid爲19743的status文件：

 

能夠看到，pid爲19743的進程，他的父進程pid爲19742，這和咱們運行程序跑出來的結果相同

Linux狀態間的轉換：

Linux的狀態有：

Linux進程狀態：R (TASK_RUNNING)，可執行狀態。
Linux進程狀態：S (TASK_INTERRUPTIBLE)，可中斷的睡眠狀態。
Linux進程狀態：D (TASK_UNINTERRUPTIBLE)，不可中斷的睡眠狀態。
Linux進程狀態：Z (TASK_DEAD - EXIT_ZOMBIE)，退出狀態，進程成爲殭屍進程。
Linux進程狀態：T (TASK_STOPPED or TASK_TRACED)，暫停狀態或跟蹤狀態。
Linux進程狀態：X (TASK_DEAD - EXIT_DEAD)，退出狀態，進程即將被銷燬。
只有當進程從「內核運行態」轉移到「睡眠狀態」時，內核纔會進行進程切換操做。在內核態下運行的進程不能被其它進程搶佔，並且一個進程不能改變另外一個進程的狀態。爲了不進程切換時形成內核數據錯誤，內核在執行臨界區代碼時會禁止一切中斷。

 

PID和tgid字段：

PID是一個數字，用於標識一個進程，就像學生的學號同樣，每一個進程都有一個惟一的編號，保存在進程描述符的pid字段中。通常的，在系統運行期間，PID都是被順序編號，好比進程A的PID爲10，那下個建立的進程的PID則爲11。不過PID的值有一個上限，當內核使用的PID達到這個上限後就會循環開始找已閒置的小PID號。在缺省狀態下，最大PID值爲32767(PID_MAX_DEFAULT - 1)；能夠經過修改/proc/sys/kernel/pid_max這個文件來減少PID上限值。而在64位系統中，PID可擴大到4194303。

內核是經過一個叫pidmap的位圖來管理已分配的PID號和閒置的PID號。在32位系統中，pidmap的大小就是一個頁框的大小(4KB)，而一個頁框大小爲32768位，也就是每一位表明一個PID號，1表明此PID已經被分配，0表明此PID號未被使用；而在64位系統下，pidmap會使用多個頁框。

在POSIX標準中規定了一個多線程應用程序中全部的線程都必須有相同的PID，在linux內核中，是使用輕量級進程實現線程的功能，可是輕量級進程也是一個進程，他們的PID都不相同，爲了實現這一點，內核在進程描述符中引入了tgid字段。在linux的線程組概念中，一個線程組中全部線程使用的該線程組領頭線程相同的PID，也就是該組第一個輕量級進程的PID，並保存到進程描述符的tgid字段中

 

進程間關係：

在系統中，除了進程0，一個進程是由另外一個進程建立，它們都具備父子關係。若是一個進程建立多個子進程，則子進程之間有兄弟關係。在整個系統啓動期間，會初始化系統的第一個進程init_task，這個進程屬於內核中的一個進程，它算是全部進程的祖先，以後它會啓動PID爲1的init進程和PID爲2的kthreadd，這兩個進程以後啓動的全部進程，而init_task以後會轉變爲一個idle進程用於CPU空閒時運行。在進程描述符中，使用real_parent、parent、children、sibling這幾個指針將進程關係組織在一塊兒

 

以上操做系統做業...不正確的地方請高手糾正