【Linux】进程和计划任务

一、进程介绍

1.1 进程与线程的定义

1.1.1 进程(Process)**

1.1.2 线程(Thread)**

1.1.3 进程与线程的区别

1.2 进程的特征

1.3 进程状态

1.3.1 进程的基本状态

1.3.2 进程更多的状态

1.4 进程的优先级

1.5 进程间通信

1.6 进程的分类*

二、进程管理

2.1 查看进程命令

2.1.1 ps——查看进程静态信息

2.1.2 top——查看进程动态信息

2.1.2.1 第一部分解析

2.1.2.2 第二部分解析

2.1.2.3 htop

2.1.3 pgrep——查指定进程信息

2.1.4 pstree——查看进程树**

2.1.5 pidof——通过进程名查看PID号

2.1.6 lsof——系统管理监控、诊断工具

2.2 监控系统资源命令

2.2.1 vmstat——动态查看系统资源使用情况

2.2.2 iostat——查看每个磁盘的IO性能

2.2.3 iftop——动态查看网络流量

2.3 控制进程命令

2.3.1 启动程序

2.3.2 调整前台程序命令

2.3.3 管理后台任务命令

2.3.4 结束进程

三、计划任务

3.1 at——一次性任务

3.2 crontab——周期计划

一、进程介绍

程序：执行特定任务的一串代码，静态存放于硬盘中

1.1 进程与线程的定义

1.1.1 进程(Process)**

进程就是运行中的程序的某个实例，是有生命周期的，是资源分配的最小单位。

开启进程会消耗硬件资源，如果硬件资源消耗完，后果造成生产事故。

需要关注的五大性能：

内存使用率 查看命令：free -h、top
CPU使用率 查看命令：top、ps、w、iostat、uptime
硬盘容量 查看命令：df
硬盘读写性能 查看命令：iostat、vmstat -d
网络带宽 查看命令：iftop

1.1.2 线程(Thread)**

线程是进程内的一个执行单元或子任务，是任务调度的基本单位，共享所属进程的资源。

1.1.3 进程与线程的区别

进程之间相互独立，一个程序的崩溃不会影响其他进程，而一个线程崩溃可能影响整个进程
进程之间需要通信共享数据，线程之间共享内存来共享数据

1.2 进程的特征

动态性：进程是程序的一次执行过程，是临时的，有生命期的，是动态产生，动态消亡的；
并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行；
独立性：进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；
结构性：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

1.3 进程状态

1.3.1 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(等待)：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

1.3.2 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
僵尸态：zombie，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

1.4 进程的优先级

进程优先级分为Priority(PRI) 和 Nice (NI)，两者之和为一个进程的最终优先级，越小优先级越高

其中，PRI由内核动态调整，无法被用户修改；

NI值则可以被用户所调整，其范围为-20～19，root可以修改负数范围，普通用户只能修改0～19

临时修改NI值：

renice -n -20 2118

1.5 进程间通信

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
kill 发信号

不同主机：socket=IP和端口号

RPC remote procedure call 远程调用
MQ 消息队列，生产者和消费者，如：Kafka，RabbitMQ，ActiveMQ

1.6 进程的分类*

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

二、进程管理

2.1 查看进程命令

2.1.1 ps——查看进程静态信息

ps命令主要用于显示包含当前运行的各进程完整信息的静态快照。

一般ps的使用场景伴随着选项，不会单独使用。

选项	说明
a	显示当前终端下的所有进程信息，包括其他用户的进程
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

习惯上将上述选项组合在一起使用，如' ps aux ' 或 ' ps -elf '

执行' ps aux '命令后，将以简单列表的形式显示出进程信息。

表头	含义
USER	该进程是由哪个用户产生的。
PID	进程的 ID。
%CPU	该进程占用 CPU 资源的百分比，占用的百分比越高，进程越耗费资源。
%MEM	该进程占用物理内存的百分比，占用的百分比越高，进程越耗费资源。
VSZ	该进程占用虚拟内存的大小，单位为 KB。进程请求需要的内存大小。
RSS	该进程占用实际物理内存的大小，单位为 KB。系统真实分配的内存大小。
TTY	该进程是在哪个终端运行的。其中，tty1 ~ tty7 代表本地控制台终端（可以通过 Alt+F1 ~ F7 快捷键切换不同的终端），tty1~tty6 是本地的字符界面终端，tty7 是图形终端。pts/0 ~ 255 代表虚拟终端，一般是远程连接的终端，第一个远程连接占用 pts/0，第二个远程连接占用 pts/1，依次増长。？代表和终端无关，系统进程
STAT	进程状态。常见的状态有以下几种： -D：不可被唤醒的睡眠状态，通常用于 I/O 情况。 -R：该进程正在运行。 -S：该进程处于睡眠状态，可被唤醒。 -T：停止状态，可能是在后台暂停或进程处于除错状态。 -W：内存交互状态（从 2.6 内核开始无效）。 -X：死掉的进程（应该不会出现）。 -Z：僵尸进程。进程已经中止，但是还是占用硬件资源。 -<：高优先级（以下状态在 BSD 格式中出现）。 -N：低优先级。 -L：被锁入内存。 -s：包含子进程。 -l：多线程（小写 L）。 -+：位于后台。
START	该进程的启动时间。
TIME	该进程占用 CPU 的运算时间，注意不是系统时间。
COMMAND	产生此进程的命令名。

执行' ps -elf '后，则将以长格式显示系统中的进程信息，包括更丰富的内容。

表头	含义
F	进程标志，说明进程的权限，常见的标志有两个: 1：进程可以被复制，但是不能被执行；4：进程使用超级用户权限；
S	进程状态。具体的状态和"psaux"命令中的 STAT 状态一致；
UID	运行此进程的用户的 ID；
PID	进程的 ID；
PPID	父进程的 ID；
C	该进程的 CPU 使用率，单位是百分比；
PRI	进程的优先级，数值越小，该进程的优先级越高，越早被 CPU 执行；系统定义不可以人为修改
NI	进程的优先级，数值越小，该进程越早被执行；可以人为修改
ADDR	该进程在内存的哪个位置；
SZ	该进程占用多大内存；
WCHAN	该进程是否运行。"-"代表正在运行；
TTY	该进程由哪个终端产生；
TIME	该进程占用 CPU 的运算时间，注意不是系统时间；
CMD	产生此进程的命令名；

2.1.2 top——查看进程动态信息

top命令将会在当前终端以全屏交互式的界面显示进程排名，及时跟踪包括CPU、内存等系统资源占用情况，默认情况下每三秒刷新一次。

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；

在 top 命令的显示窗口中，还可以使用如下按键，进行一下交互操作：

? 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；

2.1.2.1 第一部分解析

第一行为任务队列信息，具体内容如表所示。

内容	说明
16:10:03	系统当前时间
up 7:41	系统的运行时间，本机己经运行7小时41分钟
2 users	当前登录了两个用户
load average: 0.00,0.01，0.05	系统在之前 1 分钟、5 分钟、15 分钟的平均负载。如果 CPU 是单核的，则这个数值超过 1 就是高负载：如果 CPU 是四核的，则这个数值超过 4 就是高负载（这个平均负载完全是依据个人经验来进行判断的，一般认为不应该超过服务器 CPU 的核数）

第二行为进程信息，具体内容如表

内容	说明
Tasks: 148 total	系统中的进程总数
1 running	正在运行的进程数
147 sleeping	睡眠的进程数
0 stopped	正在停止的进程数
0 zombie	僵尸进程数。如果不是 0，则需要手工检查僵尸进程

第三行为 CPU 信息，具体内容如表

内容	说明
Cpu(s): 1.3 %us	用户模式占用的 CPU 百分比个人用户开启的进程占用的 cpu 率
2.0%sy	系统模式占用的 CPU 百分比
0.0%ni	改变过优先级的用户进程占用的 CPU 百分比
96.7%id	空闲 CPU 占用的 CPU 百分比
0.0%wa	等待输入/输出的进程占用的 CPU 百分比
0.0%hi	硬中断请求服务占用的 CPU 百分比
0.0%si	软中断请求服务占用的 CPU 百分比
0.0%st	st（steal time）意为虚拟程序占用 cpu 时间百分比，就是当有虚拟机时，虚拟 CPU 等待实际 CPU 的时间百分比

第四行为物理内存信息，具体内容如表buff cache

内容	说明
Mem: 1867024k total	物理内存的总量，单位为KB
571504k used	己经使用的物理内存数量
53840k free	空闲的物理内存数量。我们使用的是虚拟机，共分配了 628MB内存，所以只有53MB的空闲内存
65800k buffers	作为缓冲的内存数量

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。

第五行为交换分区（swap）信息，如表

内容	说明
Swap: 524280k total	交换分区（虚拟内存）的总大小
147920 used	已经使用的交换分区的大小
524280k free	空闲交换分区的大小
409280k cached	作为缓存的交换分区的大小

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。

2.1.2.2 第二部分解析

内容	说明
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

2.1.2.3 htop

一种内容更丰富的动态进程信息查看工具

2.1.3 pgrep——查指定进程信息

通过pgrep命令可以根据进程的名称、运行该进程的用户、进程所在的终端等多种属性查询特定进程的PID号。

` ps aux | grep "##" `与` pgrep `功能类似

格式

pgrep [选项] 表达式

选项

-u: 指定用户
举例：查看zhangsan用户执行了多少进程
```
pgrep -u zhangsan | wc -l 
```
-l: 显示进程名

举例：查看所有包含‘sh’的进程名与PID

pgrep -l sh

-a: 显示完整格式的进程名

pgrep -a "sh"

-P pid: 显示指定进程的子进程

2.1.4 pstree——查看进程树**

pstree命令可以输出Linux系统中各种进程的树形结构，更加直观的判断出各进程之间的相互关系

格式

pstree   [OPTION] [ PID | USER ]

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

常用命令举例：

1. 查看进程号为5251的进程

pstree 5251

2. 查看用户为lisi的进程

pstree lisi

3. 显示所有进程的PID

pstree -p

2.1.5 pidof——通过进程名查看PID号

命令格式如下：

pidof [进程名]

2.1.6 lsof——系统管理监控、诊断工具

命令通式：

lsof [选项]

选项	功能
-c 字符串	只列出以字符串开头的进程打开的文件。
+d 目录名	列出某个目录中所有被进程调用的文件。
-u 用户名	只列出某个用户的进程打开的文件。
-p pid	列出某个 PID 进程打开的文件。
-i :80	哪些进程打开了端口号80

误删文件找回

(有人使用的情况下，修复删除文件，否则无用)

1. 在~目录下创建一个文件test.txt

2. 使用第二个终端打开此文件，在第一个终端删除该文件

3. 使用lsof ｜ grep deleted 命令查看刚刚被删的文件的PID号

4. 进入/proc/PID号/fd中查看

找到3为刚刚删除的文件

5. 使用cat 3 > ~/test.txt进行文件修复

2.2 监控系统资源命令

2.2.1 vmstat——动态查看系统资源使用情况

命令格式如下：

vmstat [-a] [刷新延时 刷新次数]


vmstat 1 3
#使用vmstat检测，每个1秒刷新一次，共刷新3次

选项	含义
-fs	-f：显示从启动到目前为止，系统复制（fork）的程序数，此信息是从 /proc/stat 中的 processes 字段中取得的。 -s：将从启动到目前为止，由一些事件导致的内存变化情况列表说明。
-S 单位	令输出的数据显示单位，例如用 K/M 取代 bytes 的容量。
-d	列出硬盘有关读写总量的统计表。
-p 分区设备文件名	查看硬盘分区的读写情况。

字段	含义
procs	进程信息字段： -r：等待运行的进程数，数量越大，系统越繁忙。 -b：不可被唤醒的进程数量，数量越大，系统越繁忙。
memory	内存信息字段： -swpd：虚拟内存的使用情况，单位为 KB。 -free：空闲的内存容量，单位为 KB。 -buff：缓冲的内存容量，单位为 KB。 -cache：缓存的内存容量，单位为 KB。
swap	交换分区信息字段： -si：从磁盘中交换到内存中数据的数量，单位为 KB。 -so：从内存中交换到磁盘中数据的数量，单位为 KB。这两个数越大，表明数据需要经常在磁盘和内存之间进行交换，系统性能越差。
io	磁盘读/写信息字段： -bi：从块设备中读入的数据的总量，单位是块。 -bo：写到块设备的数据的总量，单位是块。这两个数越大，代表系统的 I/O 越繁忙。
system	系统信息字段： -in：每秒被中断的进程次数。 -cs：每秒进行的事件切换次数。这两个数越大，代表系统与接口设备的通信越繁忙。
cpu	CPU信息字段： -us：非内核进程消耗 CPU 运算时间的百分比。 -sy：内核进程消耗 CPU 运算时间的百分比。 -id：空闲 CPU 的百分比。 -wa：等待 I/O 所消耗的 CPU 百分比。 -st：被虚拟机所盗用的 CPU 百分比

2.2.2 iostat——查看每个磁盘的IO性能

命令格式：

iostat [ 选项 ] [ <时间间隔> [ <次数> ] ]

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

2.2.3 iftop——动态查看网络流量

2.3 控制进程命令

2.3.1 启动程序

前台启动：通过终端启动，且启动后一直占据终端
后台启动：可通过终端启动，但启动后即转入后台运行（释放终端）

2.3.2 调整前台程序命令

将未启动的前台命令运行于后台
```
command &    #在前台命令后加上&
```

将已经运行的前台命令停止并挂在后台

ping 127.0.0.1    #运行前台命令

    ...
    ...
    ...

ctrl+z    #在运行时，按ctrl+z

2.3.3 管理后台任务命令

jobs——查看后台任务列表
```
jobs
```
fg——调出后台任务
```
fg [序号]
```
bg——继续后台任务
```
bg [序号]
```

2.3.4 结束进程

kill [信号] PID

注意：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。Linux 定义了几十种不同类型的信号，读者可以使用 kill -l 命令查看所有信号及其编号，这里仅列出几个常用的信号。

信号编号	信号名	含义
0	EXIT	程序退出时收到该信息。
1	HUP	挂掉电话线或终端连接的挂起信号，这个信号也会造成某些进程在没有终止的情况下重新初始化。
2	INT	表示结束进程，但并不是强制性的，常用的 "Ctrl+C" 组合键发出就是一个 kill -2 的信号。
3	QUIT	退出。
9	KILL	杀死进程，即强制结束进程。
11	SEGV	段错误。
15	TERM	正常结束进程，是 kill 命令的默认信号。

三、计划任务

3.1 at——一次性任务

at [选项] [时间]([HH:MM]、[yyyy-mm-dd])

at 15:00 2024-04-17
at> cmd     #编写命令
            #ctrl+d提交


atq    
9 2013-07-26 02：00 a root
#说明root用户有一个at任务在2013年7月26日02：00执行，工作号是9

格式	用法
HH:MM	比如 04:00 AM。如果时间已过，则它会在第二天的同一时间执行。
Midnight（midnight）	代表 12:00 AM（也就是 00:00）。
Noon（noon）	代表 12:00 PM（相当于 12:00）。
Teatime（teatime）下午茶	代表 4:00 PM（相当于 16:00）。
英文月名日期年份	比如 January 15 2018 表示 2018 年 1 月 15 号，年份可有可无。
MMDDYY、MM/DD/YY、MM.DD.YY	比如 011518 表示 2018 年 1 月 15 号。
now+时间	以 minutes、hours、days 或 weeks 为单位，例如 now+5 days 表示命令在 5 天之后的此时此刻执行。

3.2 crontab——周期计划

crontab    [项目]    [file]

选项	功能
-u user	用来设定某个用户的 crontab 服务，例如 "-u demo" 表示设备 demo 用户的 crontab 服务，此选项一般有 root 用户来运行。
-e	编辑某个用户的 crontab 文件内容。如果不指定用户，则表示编辑当前用户的 crontab 文件。
-l	显示某用户的 crontab 文件内容，如果不指定用户，则表示显示当前用户的 crontab 文件内容。
-r	从 /var/spool/cron 删除某用户的 crontab 文件，如果不指定用户，则默认删除当前用户的 crontab 文件。
-i	在删除用户的 crontab 文件时，给确认提示。

crontab -e #进入crontab编辑界面，退出和vim编辑器一样

* * * * * 需要执行任务的命令

项目	含义	范围
第一个"*"	一小时当中的第几分钟（minute）	0~59
第二个"*"	一天当中的第几小时（hour）	0~23
第三个"*"	一个月当中的第几天（day）	1~31
第四个"*"	一年当中的第几个月（month）	1~12
第五个"*"	一周当中的星期几（week）	0~7（0和7都代表星期日）

在规定时间时，有几种特殊用法：

特殊符号	含义
*（星号）	代表任何时间。比如第一个"*"就代表一小时种每分钟都执行一次的意思。
,（逗号）	代表不连续的时间。比如"0 8，12，16***命令"就代表在每天的 8 点 0 分、12 点 0 分、16 点 0 分都执行一次命令。
-（中杠）	代表连续的时间范围。比如"0 5 ** 1-6命令"，代表在周一到周六的凌晨 5 点 0 分执行命令。
/（正斜线）	代表每隔多久执行一次。比如"*/10命令"，代表每隔 10 分钟就执行一次命令。

在书写 crontab 定时任务时，需要注意以下几个事项：