Linux中的進程管理.ppt

第13章 Linux中的進程管理,Linux是一個多用戶、多任務的操作系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)中，各種計算機資源（如文件、內存、CPU等）的分配和管理都以進程為單位。為了協(xié)調多個進程對這些共享資源的訪問，操作系統(tǒng)要跟蹤所有進程的活動，以及它們對系統(tǒng)資源的使用情況，從而實施對進程和資源的動態(tài)管理。本章將對Linux的進程管理做詳細的介紹。,13.1 Linux進程概述,程序是存儲在磁盤上包含可執(zhí)行機器指令和數據的靜態(tài)實體，而進程是在操作系統(tǒng)中執(zhí)行的特定任務的動態(tài)實體。Linux系統(tǒng)中每個運行中的程序至少由一個進程組成。每個進程與其他進程都是彼此獨立的，都有自己獨立的權限與職責。一個用戶的應用程序不會干擾到其他用戶的程序或者操作系統(tǒng)本身。 Linux操作系統(tǒng)包括如下三種不同類型的進程，每種進程都有其自己的特點和屬性： 交互進程：由一個shell啟動的進程。交互進程既可以在前臺運行，也可以在后臺運行。 批處理進程：這種進程和終端沒有聯(lián)系，是一個進程序列。 守護進程：Linux系統(tǒng)啟動時啟動的進程，并在后臺運行。 上述三種進程各有各的作用，使用場合也有所不同。,13.2 Linux進程原理,為了更好地對Linux系統(tǒng)的進程進行高效、有針對性地管理，需要對進程的基本原理有所了解，本節(jié)將介紹Linux系統(tǒng)中進程的狀態(tài)以及基本的工作模式。,13.2.1 Linux進程的狀態(tài),通常在操作系統(tǒng)中，進程至少要有三種基本狀態(tài)，分別為：運行態(tài)、就緒態(tài)和封鎖態(tài)（或阻塞態(tài)）。 在Linux系統(tǒng)中，進程主要有以下幾個狀態(tài)： 運行態(tài)（TASK_RUNNING）：此時，進程正在運行（即系統(tǒng)的當前進程）或者準備運行（即就緒態(tài)） 等待態(tài)：此時進程在等待一個事件的發(fā)生或某種系統(tǒng)資源。Linux系統(tǒng)分為兩種等待進程：可中斷的（TASK_INTERRUPTIBLE）和不可中斷的（TASK_UNINTERRUPTIBLE）?？芍袛嗟牡却M程可以被某一信號（Signal）中斷；而不可中斷的等待進程不受信號的打擾，將一直等待硬件狀態(tài)的改變。 停止態(tài)（TASK_STOPPED）：進程被停止，通常是通過接收一個信號。正在被調試的進程可能處于停止狀態(tài)。 僵死態(tài)（TASK_ZOMBIE）：由于某些原因被終止的進程，但是該進程的控制結構task_struct仍然保留著。,13.2.2 Linux進程工作模式,在Linux系統(tǒng)中，進程的執(zhí)行模式劃分為用戶模式和內核模式。如果當前運行的是用戶程序、應用程序或者內核之外的系統(tǒng)程序，那么對應進程就在用戶模式下運行；如果在用戶程序執(zhí)行過程中出現(xiàn)系統(tǒng)調用或者發(fā)生中斷事件，就要運行操作系統(tǒng)（即核心）程序，進程模式就變成內核模式。在內核模式下運行的進程可以執(zhí)行機器的特權指令；而且，此時該進程的運行不受用戶的干預，即使是root用戶也不能干預內核模式下進程的運行。 按照進程的功能和運行的程序分類，進程可劃分為兩大類：一類是系統(tǒng)進程，只運行在內核模式，執(zhí)行操作系統(tǒng)代碼，完成一些管理性的工作，例如內存分配和進程切換；另外一類是用戶進程，通常在用戶模式中執(zhí)行，并通過系統(tǒng)調用或在出現(xiàn)中斷、異常時進入內核模式。用戶進程既可以在用戶模式下運行，也可以在內核模式下運行。,13.3 Linux守護進程介紹,如上所述，守護進程是Linux系統(tǒng)三大進程之一，而且是系統(tǒng)中比較重要的一種，該進程可以完成很多工作，包括系統(tǒng)管理以及網絡服務等，下面就對這些守護進程進行介紹。,13.3.1 守護進程簡介,守護進程（Daemon，也稱為精靈進程）是指在后臺運行而又沒有終端或登錄shell與之結合在一起的進程。守護進程經常在程序啟動時開始運行，在系統(tǒng)結束時停止。這些進程沒有控制終端，所以稱為在后臺運行。Linux系統(tǒng)有許多標準的守護進程，其中一些周期性地運行來完成特定的任務（例如crond），而其余的則連續(xù)地運行，等待處理系統(tǒng)中發(fā)生的某些特定的事件（例如xinetd和lpd）。啟動守護進程有如下幾種方法： 在引導系統(tǒng)時啟動：此種情況下的守護進程通常在系統(tǒng)啟動script的執(zhí)行期間被啟動，這些script一般存放在/etc/rc.d中。 人工手動從shell提示符啟動：任何具有相應的執(zhí)行權限的用戶都可以使用這種方法啟動守護進程。 使用crond守護進程啟動：這個守護進程查詢存放在/var/spool/cron/crontabs目錄中的一組文件，這些文件規(guī)定了需要周期性執(zhí)行的任務。 執(zhí)行at命令啟動：在規(guī)定的日期和執(zhí)行一個程序。,13.3.2 重要守護進程介紹,13.4 啟動Linux進程,在系統(tǒng)中，鍵入需要運行的程序的程序名，執(zhí)行一個程序，其實也就是啟動了一個進程。在Linux系統(tǒng)中每個進程都具有一個進程號，用于系統(tǒng)識別和調度進程。啟動一個進程有兩個主要途徑：手工啟動和調度啟動。與前者不同的是：后者是事先進行設置，根據用戶要求自行啟動。,13.4.1 手工啟動,1前臺啟動 這是手工啟動一個進程的最常用的方式。一般地，用戶鍵入一個命令“l(fā)s l”，這就已經啟動了一個進程，而且是一個前臺的進程。這時候系統(tǒng)其實已經處于一個多進程狀態(tài)。在通常情況下，用戶在啟動進程時，系統(tǒng)中已經存在了許多運行在后臺的、系統(tǒng)啟動時就已經自動啟動的進程。 2后臺啟動 直接從后臺手工啟動一個進程用得比較少一些，除非是該進程甚為耗時，且用戶也不急著要看到處理結果的時候。假設用戶要啟動一個要長時間運行的格式化文本文件的進程，為了不使整個shell在格式化過程中都處于“癱瘓”狀態(tài)（長時間看不到任何運行結果），因此這個時候選擇從后臺啟動進程是明智的選擇，下面是一個后臺啟動進程的例子： #./calculate & /啟動一個后臺計算進程 1 2116 /分配給的該后臺進程的ID號,13.4.2 在指定時刻執(zhí)行命令序列at命令,有時候須要對系統(tǒng)進行一些比較費時而且占用資源的維護工作，這些工作適合在深夜進行，這時候用戶就可以事先進行調度安排，指定任務運行的時間或者場合，到時候系統(tǒng)會自動完成這一切工作。用戶使用at命令在指定時刻執(zhí)行指定的命令序列at命令可以只指定時間，也可以時間和日期一起指定。需要注意的是，指定時間有個系統(tǒng)判別問題。比如說：用戶現(xiàn)在指定了一個執(zhí)行時間：凌晨3：20，而發(fā)出at命令的時間是頭天晚上的20：00，那么這將會產生兩種執(zhí)行情況：如果用戶在3：20以前仍然在工作，那么該命令將在這個時候完成；如果用戶3：20以前就退出了工作狀態(tài)，那么該命令將在第二天凌晨才得到執(zhí)行。,13.4.3 在資源比較空閑的時候執(zhí)行命令batch命令,batch命令用低優(yōu)先級運行作業(yè)，該命令幾乎和at命令的功能完全相同，惟一的區(qū)別在于：at命令是在指定時間，很精確的時刻執(zhí)行指定命令；而batch卻是在系統(tǒng)負載較低，資源比較空閑的時候執(zhí)行命令，這個主要是由系統(tǒng)來決定執(zhí)行的，因而用戶的干預權力很小。該命令適合于執(zhí)行占用資源較多的命令。 batch命令的語法格式也和at命令十分相似，如下所示： batch -V -q queue -f file -mv 時間 具體的參數解釋與at命令相似，這里不再贅述，請參看at命令。一般地說，不用為batch命令指定時間參數，因為batch本身的特點就是由系統(tǒng)決定執(zhí)行任務的時間，如果用戶再指定一個時間，就失去了該命令本來的意義。 下面給出使用該命令的例子： /使用batch命令執(zhí)行在根目錄下查詢文本文件的功能 #batch at find / -name *.txt at job 14 at 2005-06-11 22:59 注意：batch和at命令都將自動轉入后臺，所以啟動的時候并不需要手工添加&符號。,13.4.4 不斷重復執(zhí)行某些命令cron命令,前面介紹的兩條命令都會在一定時間內完成一定任務，但是注意它們都只能執(zhí)行一次。，當系統(tǒng)在指定時間完成任務后，一切就結束了。但是在很多時候需要不斷重復一些命令，比如：某公司每周一自動向員工報告頭一周公司的活動情況，這時候就需要使用cron命令來完成任務了。 實際上，cron命令是不應該手工啟動的。cron命令在系統(tǒng)啟動時就由一個shell腳本自動啟動，進入后臺（所以不需要使用“&”符號）。一般的用戶沒有運行該命令的權限，雖然超級用戶可以手工啟動cron，不過還是建議將其放到shell腳本中由系統(tǒng)自行啟動。 首先cron命令會搜索/var/spool/cron目錄，尋找以/etc/passwd文件中的用戶名命名的crontab文件，被找到的這種文件將載入內存。cron啟動以后，將首先檢查是否有用戶設置了crontab文件，如果沒有就轉入“休眠”狀態(tài)，釋放系統(tǒng)資源。所以該后臺進程占用資源極少。它每分鐘“醒”過來一次，查看當前是否有需要運行的命令。命令執(zhí)行結束后，任何輸出都將作為郵件發(fā)送給crontab的所有者，或者是/etc/crontab文件中MAILTO環(huán)境變量中指定的用戶。,13.4.5 操作cron后臺進程的表格crontab命令,crontab命令用于安裝、刪除或者列出用于驅動cron后臺進程的表格。用戶把要執(zhí)行的命令序列放到crontab文件中以獲得執(zhí)行。每個用戶都可以有自己的crontab文件。 在/var/spool/cron下的crontab文件不可以直接創(chuàng)建或者直接修改。crontab文件是通過crontab命令得到的。該文件中每行都包括六個域，其中前五個域是指定命令被執(zhí)行的時間，最后一個域是要被執(zhí)行的命令。每個域之間使用空格或者制表符分隔。格式如下（此處用空格符分隔）： minute hour day-of-month month-of-year day-of-week commands 第一項是分鐘，第二項是小時，第三項是一個月的第幾天，第四項是一年的第幾個月，第五項是一周的星期幾，第六項是要執(zhí)行的命令。這些項都不能為空，必須填入。如果用戶不需要指定其中的幾項，那么可以使用“*”代替。因為“*”是統(tǒng)配符，可以代替任何字符，所以就可以認為是任何時間，也就是該項被忽略了。在表13.2中給出了每項的合法范圍。,13.5 進程的掛起及恢復,作業(yè)控制允許將進程掛起并可以在需要時恢復進程的運行，被掛起的作業(yè)恢復后將從中止處開始繼續(xù)運行。只要在鍵盤上使用組合鍵Ctrl+Z，即可掛起當前的前臺作業(yè)。 #cat text.file 1+ stopped cat text.file #jobs 1+ stopped cat text.file 在鍵盤上按組合鍵Ctrl+Z后，將掛起當前執(zhí)行的命令cat。使用jobs命令可以顯示shell的作業(yè)清單，包括具體的作業(yè)、作業(yè)號以及作業(yè)當前所處的狀態(tài)。 恢復進程執(zhí)行時，有兩種選擇：用fg命令將掛起的作業(yè)放回到前臺執(zhí)行；用bg命令將掛起的作業(yè)放到后臺執(zhí)行。 假設用戶正在執(zhí)行消耗資源較多的calculate程序，現(xiàn)在希望查看該程序所消耗的CPU資源以及內存的情況。那么就要首先使用組合鍵Ctrl+Z將calculate進程掛起，然后使用bg命令將其在后臺啟動，這樣就得到了前臺的操作控制權，接著鍵入“psx”查看進程情況。查看完畢后，使用fg命令將該進程帶回前臺運行即可。其操作命令步驟如下： #./calculate /執(zhí)行程序 Ctrl+Z /使用組合鍵掛起進程 1+ Stopped ./calculate /表示進程已經掛起 #bg ./calculate /將該進程轉為后臺執(zhí)行 1+ ./calculate & /表示進程轉為后臺執(zhí)行成功 #fg ./calculate / /將該進程轉為前臺執(zhí)行 ./calculate /程序恢復前臺運行 在默認情況下，fg和bg命令對最近停止的作業(yè)進行操作。如果希望恢復其他作業(yè)的運行，可以在命令中指定要恢復作業(yè)的作業(yè)號來恢復該作業(yè)。例如： #fg 1,13.6 Linux進程管理,下面將要詳細介紹幾個進程管理的命令。使用這些命令，用戶可以實時、全面、準確地了解系統(tǒng)中運行進程的相關信息，從而對這些進程進行相應的掛起、中止等操作。 13.6.1 使用ps命令查看進程狀態(tài) ps命令是查看進程狀態(tài)的最常用的命令，可以提供關于進程的許多信息。根據顯示的信息可以確定哪個進程正在運行、哪個進程被掛起、進程已運行了多久、進程正在使用的資源、進程的相對優(yōu)先級，以及進程的標識號（PID）等信息。ps命令的一般格式是：ps 選項。 以下是ps命令常用的選項及其含義： -a：顯示系統(tǒng)中與tty相關的（除會話組長之外）所有進程的信息。 -e：顯示所有進程的信息。 -f：顯示進程的所有信息。 -l：以長格式顯示進程信息。 r：只顯示正在運行的進程。 u：顯示面向用戶的格式（包括用戶名、CPU及內存使用情況等信息）。 x：顯示所有非控制終端上的進程信息。 -pid：顯示由進程ID指定的進程的信息。 -tty：顯示指定終端上的進程的信息。,13.6.2 使用top命令查看進程狀態(tài),top命令和ps命令的基本作用是相同的，顯示系統(tǒng)當前的進程及其狀態(tài)，但是top是一個動態(tài)顯示過程，可以通過用戶按鍵來不斷刷新當前狀態(tài)。如果在前臺執(zhí)行，該命令將獨占前臺，直到用戶終止該程序為止。top命令的一般格式是：top bciqsSd n 。 其命令參數的含義如下： b：使用批處理模式。 c：列出程序時，顯示每個程序的完整指令，包括指令名稱、路徑和參數等相關信息。 i：執(zhí)行top指令時，忽略閑置或是已成為Zombie的程序。 q：持續(xù)監(jiān)控程序執(zhí)行的狀況。 s：使用保密模式，消除互動模式下的潛在危機。 S：使用累計模式。 d：設置top監(jiān)控程序執(zhí)行狀況的間隔時間，單位以秒計算。 n：設置監(jiān)控信息的更新次數。,13.6.3 使用kill命令終止進程,通常終止一個前臺進程可以使用Ctrl+C組合鍵。但是，對于一個后臺進程就須用kill命令來終止。kill命令是通過向進程發(fā)送指定的信號來結束相應進程。在默認情況下，采用編號為15的TERM信號。TERM信號將終止所有不能捕獲該信號的進程。對于那些可以捕獲該信號的進程就要用編號為9的KILL信號，強行殺掉該進程。 kill命令的一般格式是：kill -s 信號|-p 進程號或者kill -l 信號。其中選項各選項的含義如下： -s：指定要發(fā)送的信號，既可以是信號名（如kill），也可以是對應信號的號碼（如9）。 -p：指定kill命令只是顯示進程的pid（進程標識號），并不真正發(fā)出結束信號。 -l