进程管理

名词解释

  • 程序（Program）：可运行的二进制文件。

  • 进程（Process）：正在运行的程序。

  • 控制终端（Controll Terminal）：Linux 有 7 个终端界面（tty，六个命令行界面，一个图形界面），分别可以使用 Alt+F1/.../F7 切换，其中一个界面卡死，不影响打开其他几个。

  • 会话（Session）：我们每新开一个命令行对话框，其实打开的不是一个真正的终端，而是一个会话。每个会话会关联一个终端。使用 ps 可以查看当前会话所属的终端。如下代码块所示，TTY 就代表所属的终端。

  • 任务（job）：每个会话都会有一个前台任务，多个后台任务。如果会话所属的终端不是 tty，那么在会话关闭的时候，所有的 job 都会接收到 SIGHUP 信号，导致进程终止。

  • > ps
PID TTY          TIME CMD
241 pts/2    00:00:00 bash
349 pts/2    00:00:00 ps

  • 前台（Foreground）：会话任务的命令行界面。前台任务执行时不能做其他操作，需要等待命令执行完毕，但可以通过信号对任务做一些操作，比如：可以通过 Ctrl+c 中断该任务，通过 Ctrl+z 暂停该任务。

  • 后台（Background）：后台任务允许该会话执行其他命令，可以通过在命令最后加上空格与& 符号，使任务进入后台。

任务管理

后台任务

在当前会话界面执行如下命令（睡眠 1 分钟），表示当前进程在前台运行，此时 Linux 不接受除中断信号以外的其他命令。

sleep 1m

此时我们立刻按下 Ctrl+z，会将该任务放到后台并暂停任务运行。

操作后显示如下。其中第二行的数字 1 表示任务号。+ 表示此任务为最近的一个后台任务，如果这个位置是 - 则表示这是最近的第二个后台任务，如果什么都没有则表示这是最近的两个以外的任务。Stopped 表示任务的状态是暂停，Running 表示运行。最后的 sleep 1m 表示任务名。

^Z
[1]+  Stopped                 sleep 1m
#[任务号][+|-] 任务状态        任务全名

我们再使用如下命令：

sleep 2m &
# 显示如下
[2] 405
#[任务号] PID

我们发现当前会话的前台允许我们继续执行其他任务。显示的两个数字分别为任务号和PID（进程 ID）。

使用 & 符号能让进程在后台运行，而不会被 Ctrl+c 终结。

jobs 命令

接上文，如下所示，此时运行 jobs，可以列出所有的后台任务。

jobs
[1]+  Stopped                 sleep 1m
[2]-  Running                 sleep 2m &

语法：jobs [-lrs]

选项

  • -l 额外显示 PID
  • -r 仅显示运行的任务
  • -s 仅显示暂停的任务

fg 命令

  • fg 把最近一次后台运行的任务放到前台去执行（即带 + 的任务）。
  • fg - 把最近的第二个后台运行的任务放到前台去执行（即带 - 的任务）。
  • fg <%job_number> 把指定的任务放到前台去执行，其中 % 是可选的。
fg %1 # 取任务号为 1 的任务去前台执行

bg 命令

bg <%job_number> 把指定的任务（需要这个任务没有在运行）放到后台执行。

nohup 命令

nohup 表示在会话关闭时，不对该任务进行挂起。否则该任务可能因为会话中断发出的 SIGHUP 信号导致任务被终结。

nohup sleep 3m

但只使用 nohup，任务能够被 Ctrl+c 中断。另外 nohup 会默认将任务的输出写入到命令执行所在位置的 nohup.out 文件中。一般为了避免以上两种问题，通常可以使用如下方式执行 nohup 命令：

nohup sleep 3m &> /dev/null &

& 与 nohup 区别

这里的 & 单指与前方命令至少有一个空格，且放在命令最后的，用于后台运行命令。

  • & 能让任务进入后台，但不能被 Ctrl+c 中断。
  • nohup 不会进入后台，但能免疫会话关闭发出的 SIGHUP 信号。

通常会连用 nohup 和 & 同时免疫 Ctrl+c 和 SIGHUP 信号。

请回答以下命令的异同

command
command > /dev/null
command > /dev/null 2>&1
command &
command > /dev/null &
command > /dev/null 2>&1 &
command &> /dev/null
nohup command &> /dev/null
nohup command &> /dev/null &

解答

command                      # 前台执行命令
command > /dev/null          # 前台执行命令，丢弃标准输出
command > /dev/null 2>&1     # 前台执行命令，丢弃标准输出，错误输出重定向到标准输出
command &                     # 后台执行命令，但仍显示标准输出和错误输出
command > /dev/null &         # 后台执行命令，丢弃标准输出
command > /dev/null 2>&1 &     # 后台执行命令，丢弃标准输出，错误输出重定向到标准输出
command &> /dev/null         # 前台执行命令，丢弃标准输出和错误输出。等同于 command > /dev/null 2>&1
nohup command &> /dev/null     # 前台执行命令，丢弃标准输出和错误输出，但不挂起（hugup）任务
nohup command &> /dev/null & # 后台执行命令，丢弃标准输出和错误输出，但不挂起（hugup）任务

kill - 终止进程

语法

kill [-s sigspec | -n signum | -sigspec]  < pid | jobspec > [...]
  • signum 表示信号数值
  • signame 表示信号名
  • sigspec 表示 signum 或 signame

kill 常用信号

kill -l 列出 kill 命令可以发出的所有信号。

  • 15) SIGTERM 默认信号。kill -15 <PID> 等同于 kill <PID>。
  • 9) SIGKILL 强制中断新校。该信号会强制杀死一个任务。
  • 1) SIGHUP 会话关闭会发出此信号。
  • 2) SIGINT 中断信号，相当于 Ctrl+c
  • 19) SIGSTOP 暂停信号，相当于 Ctrl+z

上述内容中，如 15) SIGTERM，数字代表 signum，字母代表 signame

示例

kill 1234 # 使用 SIGTERM 终结 pid 为 1234 的进程
kill -9 1234 # 使用 SIGKILL 终结 pid 为 1234 的进程
kill -SIGTERM %1 # 使用 SIGTERM 终结任务号为 1 的任务

衍生命令（请自行了解）

  • killall
  • pkill
  • xkill 图形界面终止进程命令

进程管理

ps - 查看进程（Process Status）

语法：ps [options]

选项

  • -A, -e 所有进程
  • a 包括 tty 列和其他用户进程在内的所有内容
  • -l 显示当前 bash 启动的进程
  • r only running processes
  • T all processes on this terminal
  • u 显示进程所属用户名及CPU、内存占用
  • x processes without controlling ttys

常用组合

ps 由于历史原因，存在多种命令格式。比如 ps -ef 这样的短命令格式，比如 ps aux 这样的格式等，而且由于命令的选项十分繁多复杂，所以大家只要从以下组合中记一些即可。

ps -l 仅查看当前 bash 启动的进程

ps -lA 查看系统所有进程

ps aux 查看系统所有进程

ps -ef 查看系统所有进程（相比前两者，缺少 CPU 和内存列的显示）

ps axjf 以进程树的方式显示（与 pstree 功能相似），如下所示

PPID   PID  PGID   SID TTY      TPGID STAT   UID   TIME COMMAND
0     1     0     0 ?           -1 Sl       0   0:00 /init
1   206   206   206 ?           -1 Ss       0   0:00 /init
206   207   206   206 ?           -1 S        0   0:00  \_ /init
207   208   208   208 pts/0      208 Ssl+  1000   0:03  |   \_ docker serve --address unix:///home/super9du/.docker/ru
206   209   206   206 ?           -1 Z        0   0:00  \_ [init] <defunct>
206   211   206   206 ?           -1 S        0   0:00  \_ /init
211   212   212   212 pts/1      212 Ssl+     0   0:02      \_ /mnt/wsl/docker-desktop/docker-desktop-proxy --distro-n
1   239   239   239 ?           -1 Ss       0   0:00 /init
239   240   239   239 ?           -1 S        0   0:00  \_ /init
240   241   241   241 pts/2      460 Ss    1000   0:00      \_ -bash
241   460   460   241 pts/2      460 R+    1000   0:00          \_ ps axjf

ps 输出的表头及其含义

  • S 进程状态
    • R（Running）：运行中。
    • S（Sleep）：睡眠。
    • D：不可唤醒的睡眠。通常可能是在等待 I/O
    • T：停止。可能是在后台暂停或跟踪（traced）状态
    • Z（Zombie）：僵尸状态。进程终止但无法被从内存中移除
  • UID 使用用户
  • PID 进程 id
  • PPID 进程的父进程
  • C CPU占用百分比
  • SZ 内存占用
  • WATCH 进程是否运行。- 代表正在运行
  • TTY 进程使用的终端。？表示不占用终端
  • STIME 表示进程开始运行的时间
  • TIME 进程运行持续的时间
  • CMD 进程对应的程序名
  • STAT 进程状态（等同于 S 列）
  • RSS 实际内存占用
  • %CPU CPU占用百分比（等同于 C 列）
  • %MEM 内存占用百分比

top 命令

语法：top [选项]

选项

  • -b：以批处理模式操作；
  • -c：显示完整的命令；
  • -d：屏幕刷新间隔时间，单位 s；
  • -i<时间>：设置间隔时间；
  • -u<用户名>：指定用户名；
  • -p<进程号>：指定进程；
  • -n<次数>：循环显示的次数。

top 交互命令

  • h 或者 ?：显示帮助画面，给出一些简短的命令总结说明；
  • q：退出程序；
  • k：终止一个进程；
  • E：切换第四、五行内存显示单位
  • e：切换表格内存显示单位
  • c：切换显示命令名称和完整命令行；
  • M：根据驻留内存大小进行排序；
  • m：切换显示内存信息；
  • P：根据CPU使用百分比大小进行排序；
  • t：切换显示进程和CPU状态信息；

输出解读

第一行：top - 现在时间 启动时间，登陆用户数，平均负载：1分钟平均，5分钟平均，15分钟平均

第二行：Tasks：进程总数，运行状态

第三行：%Cpu(s)：(us)用户空间CPU占用百分比，(sy)内核空间CPU占用百分比，(ni)省略，(id)空闲CPU占用百分比(idle)，(wa)等待输入输出的CPU时间占用百分比，省略……

第四、五行：内存、交换空间占用，单位kb

表头：

  • PR：进程优先级，越小越早被执行
  • NI：Nice值，越小越早被执行
  • RES：进程内存占用，单位kb（按字母 e 切换单位大小）
  • S：进程状态

其他命令

  • htop：给人看的 top 命令
  • fuser：通过文件找到正在使用该文件的进程（file's user，文件的使用者）
  • lsof：列出被进程所使用的文件名（ls 列出文件，lsof 列出进程的文件）
  • pidof：找出正在执行的进程的 PID

/proc 目录

proc 即 process（进程）的缩写。在 Unix 中有一个设计哲学叫做：「一切皆文件」。磁盘我们可以挂载在文件目录下，光驱、U盘、鼠标、键盘等都可以挂载在目录下，他们都可以抽象为一个文件进行描述。这样我们对磁盘、光驱、U盘等设备的读写都可以通过这个文件进行操作。Linux 亦如此。内存中的进程信息也会被映射为文件。/proc 目录下就是进程信息的映射。

如果一个进程启动了，假设他的 PID 为 1，那么他在 /proc 目录下的位置就是 /proc/1。如果我们使用 ls -l /proc/1，会发现下面有很多文件。比如：

dr-xr-xr-x  2 super9du super9du 0 Dec  9 22:31 attr
-r--------  1 super9du super9du 0 Dec  9 22:31 auxv
-r--r--r--  1 super9du super9du 0 Dec  9 22:31 cgroup
--w-------  1 super9du super9du 0 Dec  9 22:31 clear_refs
-r--r--r--  1 super9du super9du 0 Dec  9 22:17 cmdline
-rw-r--r--  1 super9du super9du 0 Dec  9 22:31 comm
-rw-r--r--  1 super9du super9du 0 Dec  9 22:31 coredump_filter
-r--r--r--  1 super9du super9du 0 Dec  9 22:31 cpuset
lrwxrwxrwx  1 super9du super9du 0 Dec  9 22:31 cwd -> /home/super9du
-r--------  1 super9du super9du 0 Dec  9 22:31 environ
lrwxrwxrwx  1 super9du super9du 0 Dec  9 22:31 exe -> /usr/bin/bash
···（省略）···

其中

  • cmdline 是进程被启动的命令（执行 cat /proc/1/cmdline 试试）
  • cwd 是命令的工作目录（cwd 即 cmd work directory）
  • environ 是这个进程的环境变量内容

在 /proc 目录下文件还可以获取到系统相关的信息，简单列出一些对照关系（如有兴趣自行搜索或去「《鸟哥的Linux私房菜》第16章」查找）：

文件名 文件内容
/proc/cmdline 加载内核时执行的相关命令与参数
/proc/cpuinfo 本机 CPU 的相关信息（频率、类型、功能等）
/proc/meminfo 内存信息，即 free 命令的内容
/proc/version 内核版本信息，即 uname -a 显示的内容

参考

  1. 《鸟哥的Linux私房菜》第16章
  2. 中国大学慕课-Linux系统管理 视频教程
  3. Linux命令大全网站——top 命令

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