Linux基礎-08-進程控制

1. 系統監視和進程控制工具—top和free

1) top命令的功能：top命令是Linux下經常使用的性能分析工具,可以實時顯示系統中各個進程的資源佔用情況,相似於Windows的任務管理器。

2) 使用top命令列出系統狀態時，系統默認每5秒刷新一下屏幕上的顯示結果。

1. 第一行是任務隊列信息

12:38:33	當前時間
up 50days	系統運行時間，格式爲時:分
1 user	當前登陸用戶數
load average: 0.06, 0.60, 0.48	系統負載。 三個數值分別爲  1分鐘、5分鐘、15分鐘前到如今的平均值。

2. 第2、三行爲進程和CPU的信息

Tasks: 29 total	進程總數
1 running	正在運行的進程數
28 sleeping	睡眠的進程數
0 stopped	中止的進程數
0 zombie	殭屍進程數
Cpu(s): 0.3% us	用戶空間佔用CPU百分比
1.0% sy	內核空間佔用CPU百分比
0.0% ni	用戶進程空間內改變過優先級的進程佔用CPU百分比
98.7% id	空閒CPU百分比
0.0% wa	等待輸入輸出的CPU時間百分比
0.0% hi	硬件中斷佔用CPU時間的百分比
0.0% si	軟件中斷佔用CPU時間的百分比

 

3. 第四五行爲內存信息

     

 

4.  進程信息

列名	含義
PID	進程id
PPID	父進程id
RUSER	Real user name
UID	進程全部者的用戶id
USER	進程全部者的用戶名
GROUP	進程全部者的組名
TTY	啓動進程的終端名。不是從終端啓動的進程則顯示爲 ?
PR	優先級
NI	nice值。負值表示高優先級，正值表示低優先級
P	最後使用的CPU，僅在多CPU環境下有意義
%CPU	上次更新到如今的CPU時間佔用百分比
TIME	進程使用的CPU時間總計，單位秒
TIME+	進程使用的CPU時間總計，單位1/100秒
%MEM	進程使用的物理內存百分比
VIRT	進程使用的虛擬內存總量，單位kb。VIRT=SWAP+RES
SWAP	進程使用的虛擬內存中，被換出的大小，單位kb。
RES	進程使用的、未被換出的物理內存大小，單位kb。RES=CODE+DATA
CODE	可執行代碼佔用的物理內存大小，單位kb
DATA	可執行代碼之外的部分(數據段+棧)佔用的物理內存大小，單位kb
SHR	共享內存大小，單位kb
nFLT	頁面錯誤次數
nDRT	最後一次寫入到如今，被修改過的頁面數。
S	進程狀態。             D=不可中斷的睡眠狀態             R=運行             S=睡眠             T=跟蹤/中止             Z=殭屍進程
COMMAND	命令名/命令行
WCHAN	若該進程在睡眠，則顯示睡眠中的系統函數名
Flags	任務標誌，參考 sched.h

 

cpu利用率與load average

cpu是用來幹活的，按照這個層面去理解，每一個碼農都是一個cpu

 

cpu利用率：上一天班的時間是8個小時，而碼農敲代碼的時間爲2個小時，2/8=0.25  ,25%就是碼農在一天的時間內的利用率（正常狀況，cpu利用率<70%）

cpu負載：公司在一分鐘內爲某個碼農安排了3個任務，而1分鐘內該碼農能作6個任務，那麼該碼農一分鐘內的負載爲0.5

　　        若是公司在5分鐘內爲某個碼農安排了100個任務，而5分鐘內該碼農只能作50個任務，那麼該碼農5分鐘內的負載爲2.0，即超負荷運轉

　　　　  cpu負載<=1:能正常應付

             cpu負載>1:超負荷運轉

             

　　　　 若是有4核，至關於將100個任務交給4個碼農去幹，若是每一個碼農的負載都是100%，那麼總體的cpu負載達到4.0則是很正常的現象

　　　　　　

             多核cpu，  load average 應該 <= cpu核數 * 0.7

 

爲什麼要有1分鐘，5分鐘，15分鐘三種cpu負載？

　　其實之因此要給出3個值，就是但願咱們能結合起來看。或者說但願展現一個動態的圖表式的數據，好比最近一分鐘顯示負載120%。而最近5分鐘和15分鐘顯示負載爲50%。可能你不用太過擔憂。可是若是你發現系統的負載一直維持在120%以上，就必需要提升硬件配置了。

 

cpu利用率和cpu負載太高，都是很差的現象，可是也有可能出現， 低利用率，高負載的狀況：

　　爲一個碼農分配了100個項目，毫無疑問，該碼農的負載是很高的，可是碼農在具體去作一個項目時，可能會碰到須要購買機器，或者查詢資料等耗費時間的問題，真正動手寫代碼的時間可能很短，而這段時間纔是碼農真正爲公司幹活的時間，若是每一個項目都有相似這種問題，那麼100個項目加到一塊兒，碼農真正工做的時間也不會太多，這就形成了低利用率。

 

　　在兩種狀況下會致使一個進程在邏輯上不能運行，

　　1. 進程掛起是自身緣由，遇到I/O阻塞，便要讓出CPU讓其餘進程去執行，這樣保證CPU一直在工做

　　2. 與進程無關，是操做系統層面，可能會由於一個進程佔用時間過多，或者優先級等緣由，而調用其餘的進程去使用CPU。

　　於是一個進程有三種狀態

                                                     

 

3) free命令的功能：顯示內存的使用狀態。(下圖centos6中查看效果，用二維數組表明FO即free output)

1 2 3 4 5 6 1 total used free shared buffers cached 2 Mem: 24677460 23276064 1401396 0 870540 12084008 3 -/+ buffers/cache: 10321516 14355944 4 Swap: 25151484 224188 24927296

 

從操做系統的角度：

　　物理內存FO[2][1]=24677460KB

　　物理內存被使用的內存FO[2][2]=23276064KB

　　能夠用內存F[2][3]=1401396KB

　　等式：FO[2][1] = FO[2][2] + FO[2][3]

 

　　共享內存F[2][4]=0,表示幾個進程共享的內存（數據共享）

　　F[2][5]=870540表示已經分配可是還未使用的buffers大小

　　F[2][6]=12084008表示已經分配可是還未使用的buffers大小

　　buffer和cache的解釋：

• A buffer is something that has yet to be "written" to disk. 
• A cache is something that has been "read" from the disk and stored for later use.

　　也就是說buffer是用於存放要輸出到disk（塊設備）的數據的，而cache是存放從disk上讀出的數據。這兩者是爲了提升IO性能的，並由OS管理。

　　Linux和其餘成熟的操做系統（例如windows），爲了提升IO read的性能，老是要多cache一些數據，這也就是爲何FO[2][6]（cached memory）比較大，而FO[2][3]比較小的緣由。咱們能夠作一個簡單的測試

1. 釋放掉被系統cache佔用的數據；

echo 3>/proc/sys/vm/drop_caches 

2. 讀一個大文件，並記錄時間；
3. 關閉該文件；
4. 重讀這個大文件，並記錄時間；

　　第二次讀應該比第一次快不少。

　　free輸出的第二行是從一個應用程序的角度看系統內存的使用狀況。

• 對於FO[3][2]，即-buffers/cache，表示一個應用程序認爲系統被用掉多少內存；
• 對於FO[3][3]，即+buffers/cache，表示一個應用程序認爲系統還有多少內存；

　　由於被系統cache和buffer佔用的內存能夠被快速回收，因此一般FO[3][3]比FO[2][3]會大不少。

　　這裏還用兩個等式：

• FO[3][2] = FO[2][2] - FO[2][5] - FO[2][6]
• FO[3][3] = FO[2][3] + FO[2][5] + FO[2][6]

　　free命令的全部輸出值都是從/proc/meminfo中讀出的。

4)  free命令的功能：顯示內存的使用狀態。(下面均爲centos7中查看效果)

http://www.linuxatemyram.com/提到使用 free命令查看Linux系統使用內存時，used一項會把當前cache的大小也會加進去，這樣會形成free這一欄顯示的內存特別少：

$ free -m total used free shared buff/cache available Mem: 1504 1491 13 0 855 869 Swap: 2047 6 2041

但是實際上， cache根據應用程序的須要是能夠回收利用的，所以free這一欄並不能真實地表現有多少「可使用」的內存。實際系統可用內存應該以available數據爲準。

linuxatemyram所提到的free命令也許是比較老的版本，我嘗試了RHEL 7.2，Ubuntu 16.04和Arch Linux這3個Linux發行版，均沒有出現used包含cache的狀況：

$ free -m total used free shared buff/cache available Mem: 64325 47437 3150 1860 13737 14373

另外，從 man free命令中也能夠獲得，目前計算used的值是要減掉free和buff/cache的：

used Used memory (calculated as total – free – buffers – cache)

可使用 -w命令行選項獲得buff和cache各自使用的數量：

$ free -wm total used free shared buffers cache available Mem: 64325 48287 2476 1859 1430 12131 13524

須要注意的是，free表示的是當前徹底沒有被程序使用的內存；而cache在有須要時，是能夠被釋放出來以供其它進程使用的（固然，並非全部cache均可以釋放，好比當前被用做ramfs的內存）。而available才真正代表系統目前能夠提供給應用程序使用的內存。/proc/meminfo從3.14內核版本開始提供MemAvailable的值；在2.6.27~3.14版本之間，是free程序本身計算available的值；早於2.6.27版本，available的值則同free同樣。

 

2. 系統中進程的監控—ps

1) 進程的定義：進程是程序的一次動態執行。

2) 守護進程的定義：守護進程是在後臺運行並提供系統服務的一些進程。

3) 父進程、子進程的定義：當一個進程建立另外一個進程時，第1個進程被稱爲新進程的父進程，而新進程被稱爲子進程。

4) ps命令的功能：用來顯示當前進程的狀態。

ps -aux 顯示全部的與用戶相關的完整信息

grep -v 反向匹配

ps aux |grep'firefox' |grep -v 'grep' 尋找firefox進程

3. 系統中進程的監控pstree、kill

centos7默認沒有pstree，須要yum -y install psmisc

1) pstree命令的功能：以樹狀圖顯示程序。

2) pstree命令的用法舉例：

例如：列出PID爲4729的進程的進程狀態樹的命令：pstree 4729

3) kill命令的功能：把一個信號發送給一個或多個進程。默認發送終止信號。

4) 應用kill命令終止進程

例如：終止PID爲3852的進程的命令：kill 3852

5) 應用kill -9命令殺死進程

例如：殺死PID爲3906的進程的命令：kill -9 3906

4. pgrep命令的功能：經過名稱或其餘屬性查找進程

例如：查找名爲firefox的進程的命令爲：pgrep firefox

5. pkill命令的功能：經過名稱或其餘屬性發信號給進程

例如：殺死名爲firefox的進程的命令爲：pkill firefox

 

Firefox % 將Firefox調到後臺運行

jobs 查看在後臺運行的程序

fg %1 將程序從後臺調到前臺