Linux 進程管理相關內容

2020-06-16 17:52:23

簡介

　　當我們執行程式時，Linux會為程式建立一個特殊的環境，該環境包含程式執行需要的所有資源，以保證程式能夠獨立執行，不受其他程式的干擾。這個特殊的環境就稱為進程。
　　每個 Linux 命令都與系統中的程式對應，輸入命令，Linux 就會建立一個新的進程。例如使用 ls 命令遍歷目錄中的檔案時，就建立了一個進程。
　　簡而言之，進程就是程式的範例。
　　系統通過一個五位數位跟蹤程式的執行狀態，這個數位稱為 pid 或進程ID。每個進程都擁有唯一的 pid。
　　理論上，五位數位是有限的，當數位被用完時，下一個 pid 就會重新開始，所以 pid 最終會重複。但是，兩個 pid 一樣的進程不能同時存在，因為Linux會使用 pid 來跟蹤程式的執行狀態。

建立進程

　　有兩種方式來建立進程：前台進程和後台進程。

前台進程

　　預設情況下，使用者建立的進程都是前台進程；前台進程從鍵盤讀取資料，並把處理結果輸出到顯示器。
　　我們可以看到前台進程的執行過程。例如，使用 ls 命令來遍歷當前目錄下的檔案：

$ls ch*.doc
ch01-1.doc   ch010.doc  ch02.doc    ch03-2.doc
ch04-1.doc   ch040.doc  ch05.doc

　　這個程式就執行在前台，它會直接把結果輸出到顯示器。如果 ls 命令需要資料（實際上不需要），那麼它會等待使用者從鍵盤輸入。
　　當程式執行在前台時，由於命令提示字元($)還未出現，使用者不能輸入其他命令；即使程式需要執行很長時間，也必須等待程式執行結束才能輸入其他命令。

後台進程

　　後台進程與鍵盤沒有必然的關係。當然，後台進程也可能會等待鍵盤輸入。
　　後台進程的優點是不必等待程式執行結束就可以輸入其他命令。
　　建立後台進程最簡單的方式就是在命令的末尾加 &，例如：

$ls ch*.doc &
ch01-1.doc   ch010.doc  ch02.doc    ch03-2.doc
ch04-1.doc   ch040.doc  ch05.doc    ch06-2.doc
ch01-2.doc   ch02-1.doc

　　如果 ls 命令需要輸入（實際上不需要），那麼它會暫停，直到使用者把它調到前台並從鍵盤輸入資料才會繼續執行。

檢視正在執行的進程

　　可以使用 ps 命令檢視進程的執行狀態，包括後台進程，例如：

$ps
PID       TTY      TIME        CMD
18358     ttyp3    00:00:00    sh
18361     ttyp3    00:01:31    abiword
18789     ttyp3    00:00:00    ps

還可以結合 -f 選項檢視更多資訊，f 是 full 的縮寫，例如：

$ps -f
UID      PID  PPID C STIME    TTY   TIME CMD
amrood   6738 3662 0 10:23:03 pts/6 0:00 first_one
amrood   6739 3662 0 10:22:54 pts/6 0:00 second_one
amrood   3662 3657 0 08:10:53 pts/6 0:00 -ksh
amrood   6892 3662 4 10:51:50 pts/6 0:00 ps -f

每列的含義如下：

列	描述
UID	進程所屬使用者的ID，即哪個使用者建立了該進程。
PID	進程ID。
PPID	父進程ID，建立該進程的進程稱為父進程。
C	CPU使用率。
STIME	進程被建立的時間。
TTY	與進程有關的終端型別。
TIME	進程所使用的CPU時間。
CMD	建立該進程的命令。

ps 命令還有其他一些選項：

選項	說明
-a	顯示所有使用者的所有進程。
-x	顯示無終端的進程。
-u	顯示更多資訊，類似於 -f 選項。
-e	顯示所有進程。

終止進程

　　當進程執行在前台時，可以通過 kill 命令或 Ctrl+C 組合鍵來結束進程。
　　如果進程執行在後台，那麼首先要通過 ps 命令來獲取進程ID，然後使用 kill 命令“殺死”進程，例如：

$ps -f
UID      PID  PPID C STIME    TTY   TIME CMD
amrood   6738 3662 0 10:23:03 pts/6 0:00 first_one
amrood   6739 3662 0 10:22:54 pts/6 0:00 second_one
amrood   3662 3657 0 08:10:53 pts/6 0:00 -ksh
amrood   6892 3662 4 10:51:50 pts/6 0:00 ps -f
$kill 6738
Terminated

　　如上所示，kill 命令終結了 first_one 進程。
如果進程忽略 kill 命令，那麼可以通過 kill -9 來結束：

$kill -9 6738
Terminated

1．命令格式：

kill[引數][進程號]

2．命令功能：

　　傳送指定的信號到相應進程。不指定型號將傳送SIGTERM（15）終止指定進程。如果任無法終止該程式可用“-KILL” 引數，其傳送的信號為SIGKILL(9) ，將強制結束進程，使用ps命令或者jobs 命令可以檢視進程號。root使用者將影響使用者的進程，非root使用者只能影響自己的進程。

3．命令引數：

　　-l 信號，若果不加信號的編號引數，則使用“-l”引數會列出全部的信號名稱

　　-a 當處理當前進程時，不限制命令名和進程號的對應關係

　　-p 指定kill 命令只列印相關進程的進程號，而不傳送任何信號

　　-s 指定傳送信號

　　-u 指定使用者

注意：

1、kill命令可以帶信號號碼選項，也可以不帶。如果沒有信號號碼，kill命令就會發出終止信號(15)，這個信號可以被進程捕獲，使得進程在退出之前可以清理並釋放資源。也可以用kill向進程傳送特定的信號。例如：

kill -2 123

它的效果等同於在前台執行PID為123的進程時按下Ctrl+C鍵。但是，普通使用者只能使用不帶signal引數的kill命令或最多使用-9信號。

2、kill可以帶有進程ID號作為引數。當用kill向這些進程傳送信號時，必須是這些進程的主人。如果試圖復原一個沒有許可權復原的進程或復原一個不存在的進程，就會得到一個錯誤資訊。

3、可以向多個進程發信號或終止它們。

4、當kill成功地傳送了信號後，shell會在螢幕上顯示出進程的終止資訊。有時這個資訊不會馬上顯示，只有當按下Enter鍵使shell的命令提示字元再次出現時，才會顯示出來。

5、應注意，信號使進程強行終止，這常會帶來一些副作用，如資料丟失或者終端無法恢復到正常狀態。傳送信號時必須小心，只有在萬不得已時，才用kill信號(9)，因為進程不能首先捕獲它。要復原所有的後台作業，可以輸入kill 0。因為有些在後台執行的命令會啟動多個進程，跟蹤並找到所有要殺掉的進程的PID是件很麻煩的事。這時，使用kill 0來終止所有由當前shell啟動的進程，是個有效的方法。

信號說明：

只有第9種信號(SIGKILL)才可以無條件終止進程，其他信號進程都有權利忽略。下面是常用的信號：

　　HUP 1 終端斷線

　　INT 2 中斷（同 Ctrl + C）

　　QUIT 3 退出（同 Ctrl + ）

　　TERM 15 終止

　　KILL 9 強制終止

　　CONT 18 繼續（與STOP相反， fg/bg命令）

　　STOP 19 暫停（同 Ctrl + Z）

父進程和子進程

　　每個 Linux 進程會包含兩個進程ID：當前進程ID(pid)和父進程ID(ppid)。可以暫時認為所有的進程都有父進程。
　　由使用者執行的大部分命令都將 Shell 作為父進程，使用 ps -f 命令可以檢視當前進程ID和父進程ID。

殭屍進程和孤兒進程

　　正常情況下，子進程被終止時會通過 SIGCHLD 信號通知父進程，父進程可以做一些清理工作或者重新啟動一個新的進程。但在某些情況下，父進程會在子進程之前被終止，那麼這些子進程就沒有了“父親”，被稱為孤兒進程。
　　init 進程會成為所有孤兒進程的父進程。init 的 pid 為1，是Linux系統的第一個進程，也是所有進程的父進程。
　　如果一個進程被終止了，但是使用 ps 命令仍然可以檢視該進程，並且狀態為 Z，那麼這就是一個殭屍進程。殭屍進程雖然被終止了，但是仍然存在於進程列表中。一般殭屍進程很難殺掉，你可以先殺死他們的父進程，讓他們變成孤兒進程，init 進程會自動清理僵屍進程。

常駐進程

　　常駐進程一般是系統級進程，以 root 許可權執行在後台，可以處理其他進程的請求。
　　常駐進程沒有終端，不能存取 /dev/tty 檔案，如果使用 ps -ef 檢視該進程，tty 這一列會顯示問號(?)。
　　更確切地說，常駐進程通常執行在後台，等待指定事件發生，例如列印進程是一個常駐進程，它會等待使用者輸入列印相關的命令並進行處理。

top命令

　　top 命令是一個很有用的工具，它可以動態顯示正在執行的進程，還可以按照指定條件對進程進行排序，與Windows的工作管理員類似。
　　top 命令可以顯示進程的很多資訊，包括實體記憶體、虛擬記憶體、CPU使用率、平均負載以及繁忙的進程等。例如：

$top

任務和進程

　　任務(task)是最抽象的，是一個一般性的術語，指由軟體完成的一個活動。一個任務既可以是一個進程，也可以是多個進程。簡而言之，它指的是一系列共同達到某一目的的操作。例如，讀取資料並將資料放入記憶體中。這個任務可以由一個進程來實現，也可以由多個進程來實現。每個任務都有一個數位表示的任務號。

　　進程(process)常常被定義為程式的執行。可以把一個進程看成是一個獨立的程式，在記憶體中有其完備的資料空間和程式碼空間。一個進程所擁有的資料和變數只屬於它自己。
　　jobs 命令可以用來檢視系統中正在執行的任務，包括後台執行的任務。該命令可以顯示任務號及其對應的進程ID。一個任務可以對應於一個或者多個進程號。
jobs 命令的 -l 選項可以檢視當前任務包含的進程ID：

$jobs -l
[1] + 1903 running                 ls ch*.doc &
$

　　其中，第一列表示任務號，第二列表示任務對應的進程ID，第三列表示任務的執行狀態，第四列表示啟動任務的命令。

前台任務和後台任務的切換

　　fg 命令可以將後台任務調到前台，語法為：

$fg %jobnumber

　　jobnumber 是通過 jobs 命令獲取的後台任務的的序號，注意不是pid。如果後台只有一個任務，可以不指定 jobnumber。
　　bg 命令可以將後台暫停的任務，調到前台繼續執行，語法為：

$bg %jobnumber

　　jobnumber 同樣是通過 jobs 命令獲取的後台任務的的序號，注意不是pid。如果前台只有一個任務，可以不指定 jobnumber。
　　如果希望將當前任務轉移到後台，可以先 Ctrl+z 暫停任務，再使用 bg 命令。任務轉移到後台可以空出終端，繼續輸入其他命令。

　　致謝：感謝您的耐心閱讀！

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