Linux 进程管理
|
Linux 操作系统
|
25

1. 概念

进程（Process）是操作系统中的核心概念之一，指正在运行的程序实例。它是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，为程序的执行提供了动态的上下文环境。

父子进程概念：父子进程是操作系统中进程管理的核心概念之一，描述了进程之间的创建关系。当一个进程（父进程）创建另一个新进程（子进程）时，二者形成父子关系。

父子进程的核心特性：

  • 创建方式：父进程通过 fork()（Unix/Linux）或 CreateProcess()（Windows）创建子进程。
  • 资源继承：子进程继承父进程的代码段、数据段、文件描述符、环境变量等。
  • 独立性：子进程拥有独立的地址空间，修改数据不影响父进程。
  • 生命周期：父进程可以等待子进程结束（如 wait()），子进程也可能成为孤儿进程。

2. 进程的状态介绍

  • R：运行或就绪状态，进程正在CPU执行或在就绪队列等待。
  • S：可中断睡眠状态，等待I/O完成（如磁盘读写），可被信号唤醒。
  • D：不可中断睡眠状态，内核态阻塞（如硬件操作），即使信号也不能唤醒。常见于磁盘故障时。
  • T：暂停状态，进程被调试器暂停（如gdb）或收到SIGSTOP信号。
  • Z：僵尸状态，进程已终止但未被回收。
  • X：死亡状态，进程完全结束（极少见到，瞬间状态）。

3. 几种特殊进程介绍

  • 僵尸进程：指已经停止运行但未被其父进程回收状态信息的进程。
    • 影响：占用大量 pid，可能导致PID耗尽无法新建进程。
    • 解决方法：可以通过向其父进程发送信号回收僵尸进程，父进程不响应时只有通过杀掉父进程让 1 号进程接管回收僵尸进程。
  • 孤儿进程：父进程先于子进程运行结束时，子进程成为孤儿进程会被 1 号进程接管，通常无需干预。
  • 守护进程：一种在后台运行不需要与用户交互的特殊进程，在系统启动时启动，系统结束时结束。

4. 查看进程详细信息命令

ps 命令

1. 常用选项组合

查看当前终端关联的进程：

ps -f  # 完整格式显示（UID, PID, PPID, CMD等）
ps -l  # 详细格式（包含优先级、内存占用等）
Bash

查看系统中所有进程：

ps -e   # 显示所有进程（简略列表）
ps -ef  # 完整格式显示所有进程
ps -aux # BSD风格，显示所有进程及资源占用（常用）
Bash

按条件筛选进程：

ps -u root          # 显示指定用户（如root）的进程
ps -p 1234,5678     # 显示指定PID的进程
ps -C nginx         # 显示指定命令名称（如nginx）的进程
Bash

显示进程树关系：

ps -ejH   # 以树形结构显示进程层级
ps -e --forest  # 类似pstree的效果
Bash

查看线程信息：

ps -T -p <PID>  # 显示指定进程的线程
ps -eLf         # 显示所有线程（LWP列）
Bash

2. 常见输出列含义

  • PID：进程ID。
  • PPID：父进程ID。
  • USER：进程所有者。
  • %CPU：CPU占用率。
  • %MEM：内存占用率。
  • VSZ：虚拟内存大小（KB）。
  • RSS：实际内存占用（KB）。
  • TTY：关联的终端。
  • STAT：进程状态（详细含义见下一小节）。
  • START：进程启动时间。
  • COMMAND/CMD：执行的命令。

3. 进程状态（STAT）

  • R：运行中（Running）。
  • S：可中断的睡眠（Sleeping）。
  • D：不可中断的睡眠（通常与I/O相关）。
  • T：停止（Stopped）。
  • Z：僵尸进程（Zombie，已终止但未回收）。
  • <：高优先级。
    • 进程的优先级（Priority）在 Linux/Unix 系统中决定了 CPU 资源分配的先后顺序，直接影响进程的响应速度和执行效率。
  • N：低优先级。
  • s：会话领导者（Session leader）。
  • L：多线程进程。
  • +：前台进程组。
  • I：内核空间的无任务空闲线程。
    • I 状态的进程是内核创建的 空闲线程，当 CPU 没有其他任务可执行时，会运行这些线程。它们不占用实际资源，仅用于填充 CPU 时间。

top 命令

1. 常用 top 启动参数

top -d 2              # 设置刷新间隔为 2 秒
top -p 1234,5678      # 仅监控指定 PID 的进程
top -u mysql          # 仅显示 mysql 用户的进程
top -b -n 3 > top.log # 以批处理模式运行 3 次并保存到日志
top -H -p 1234        # 查看某个进程的所有线程
Bash

2. top 交互命令

  • q：退出 top。
  • h：显示帮助。
  • Space：立即刷新。
  • k：终止进程（输入 PID 后回车）。
  • r：调整进程优先级（renice）。
  • P：按 CPU 使用率排序。
  • M：按内存使用率排序。
  • T：按运行时间排序。
  • 1：显示所有 CPU 核心的详细使用率。
  • u：仅显示指定用户的进程。
  • Shift + > / Shift + <：切换排序方向。
  • z：切换颜色显示。
  • W：保存当前配置（下次启动 top 时生效）。

5. 管理进程相关命令

5.1. 进程优先级设置

关于进程的优先级，top 命令可以查看到两个相关的值 PR 与 NI。

  • PR：内核实际使用的动态优先级，值越小优先级越高（PR = 20 + NI，但实时进程例外）。
    • 在 Linux 系统中，实时进程（Real-Time Process） 是一类具有最高调度优先级的进程，能够立即抢占普通进程的 CPU 资源，通常用于对延迟极度敏感的任务（如音视频处理、工业控制等）。优先级范围 1–99（值越大优先级越高），此时 NI 值无效。
  • NI：用户可调整的静态优先级偏移量，范围为-20 到 +19，负值提高优先级（默认 0）。

调整进程优先级（修改 NI 值）：

# 启动时设置 Nice 值
nice -n -5 /path/to/command   # 以高优先级（NI=-5）启动进程
nice -n 10 /path/to/command   # 以低优先级（NI=10）启动进程

# 调整运行中进程的 Nice 值
renice -n 5 -p 1234          # 将PID 1234的NI值改为5
renice -n -10 -u username    # 修改某用户所有进程的NI值

# 普通用户只能调低优先级（NI 值调高至 0–19）。
# 提高优先级（NI < 0）需 root 权限。
Bash

实时优先级（PR）调整（需 root）：

# 实时进程优先级（1–99）通过 chrt 命令设置：
chrt -f -p 90 1234   # 将PID 1234设为SCHED_FIFO，优先级90
chrt -r -p 50 5678   # 将PID 5678设为SCHED_RR，优先级50

# -f：SCHED_FIFO（先进先出，独占CPU直到退出）。
# -r：SCHED_RR（时间片轮转）。
# -p：指定优先级（1–99，值越大优先级越高）。
Bash

5.2. 给进程发送信号命令

 发送信号的基本命令：

# kill 命令
kill -<信号名或编号> <PID>
kill -9 1234       # 强制终止 PID 为 1234 的进程
kill -SIGTERM 5678 # 优雅终止 PID 为 5678 的进程

# pkill 命令（按进程名发送信号）
pkill -<信号名或编号> <进程名>
pkill -SIGHUP nginx   # 向所有 nginx 进程发送 SIGHUP（重新加载配置）
pkill -9 firefox      # 强制终止所有 firefox 进程

# killall 命令（按进程名批量发送信号）
killall -<信号名或编号> <进程名>
killall -SIGUSR1 python  # 向所有 python 进程发送 SIGUSR1
killall -9 chrome        # 强制终止所有 chrome 进程
Bash

常用信号列表：

信号编号信号名默认行为用途
1SIGHUP终止挂起（常用于重新加载配置，如 nginx -s reload）
2SIGINT终止键盘中断（Ctrl+C 触发）
3SIGQUIT终止 + 核心转储键盘退出（Ctrl+\ 触发）
9SIGKILL强制终止立即杀死进程（不可被捕获或忽略）
15SIGTERM终止默认终止信号（允许进程清理资源）
18SIGCONT继续运行恢复被 SIGSTOP 暂停的进程
19SIGSTOP强制暂停暂停进程（不可被捕获或忽略）
20SIGTSTP暂停终端暂停（Ctrl+Z 触发，可被捕获）
28SIGWINCH忽略窗口大小改变（如终端调整大小）
29SIGIO忽略异步 I/O 事件
30SIGUSR1终止用户自定义信号 1（由程序决定行为，如日志轮转）
31SIGUSR2终止用户自定义信号 2（由程序决定行为，如切换调试模式）

6. 进程间通信-管道的应用

在 Linux 系统中管道操作符号为 “|”，主要用来连接左右两个命令，将左侧的命令的标准输出传递到右侧命令的标准输入。
PS：无法传递标准错误输出

管道应用示例：

# 统计网站访问前十的 iP
## 打印所有访问的过来的ip | 排序 | 去重 | 倒序排序 | 取前10
awk '{print $1}' access.log |sort |uniq -c |sort -rn|head
Bash

tee 命令的应用

示例：

# 提取当前系统的 IPv4 地址并保存到文件 ip.txt，同时输出到屏幕。
ip address |grep 'inet ' |awk -F"/" '{print $1}' |awk '{print $2}' |tee ip.txt

tee -a ip.txt # 参数 -a 表示追加
Bash

xargs 命令的应用

基本功能：

  • 作用：将输入数据（如文件列表、文本行）作为参数传递给其他命令（如 rm、cp、grep 等）。
  • 典型场景：当命令不支持管道输入（如 rm 不能直接 cat files.txt | rm），但需要批量操作时。

基础语法：

command1 | xargs [options] command2

# command1 生成输入数据（如 ls、find）。
# xargs 将数据分割成参数传递给 command2。
Bash

常用选项：

  • -n NUM：每次调用命令时传递的最大参数个数（分批处理）。
  • -I {}：定义替换字符串（常用 {} 或 %），参数可插入到命令指定位置。
  • -p：交互式模式，执行前确认。
  • -t：打印要执行的命令（调试用）。
  • -d ：指定输入分隔符（默认是空格和换行）。
  • -0：以 \0 作为分隔符（通常与 find -print0 配合处理含空格的文件名）。

用法示例：

# 批量删除文件
find . -name "*.log" | xargs rm -f
## 等效于：rm -f $(find . -name "*.log")
## 如果文件名含空格会出错，可使用如下命令：
find . -name "*.log" -print0 | xargs -0 rm -f

# 分批处理参数
echo {1..100} | xargs -n 10 echo
## 每行输出10个数字：
## 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
## 11 12 13 ... 20

# 替换参数位置
find . -name "*.txt" | xargs -I {} cp {} /backup/
## 将找到的每个文件复制到 /backup/ 目录

# 并行执行（结合 -P）
cat urls.txt | xargs -n 1 -P 3 curl -O
## 每次下载1个URL，同时最多3个并行下载
Bash


上一篇
下一篇