Linux第九章进程和计划任务管理

一.查看和控制进程

       程序是保存在外部存储介质(如硬盘)中的可执行机器代码和数据的静态集合,而进程
是在 CPU 及内存中处于动态执行状态的计算机程序。在 Linux 操作系统中,每个程序启动
后可以创建一个或多个进程。例如,提供 Web 服务的 httpd 程序,当有大量用户同时访问
Web 页面时, httpd 程序可能会创建多个进程来提供服务。

一.查看进程

       了解系统中进程的状态是对进程进行管理的前提,使用不同的命令工具可以从不同的
角度查看进程状态。下面将学习几个常用的进程查看命令 , 命令执行结果仅供参考,因环境
不同执行结果有差异。

1.ps命令——查看静态的进程统计信息(Processes Statistic)

       ps 命令是 Linux 操作系统中最为常用的进程查看工具,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。通过不同的命令选项,可以有选择性地查看进程信息。
(1)ps选项
a :显示当前终端下的所有进程信息,包括其他用户的进程。与 “x” 选项结合时将显
示系统中所有的进程信息。
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。
-e :显示系统内的所有进程信息。
-l :使用长( Long )格式显示进程信息。
-f :使用完整的( Full )格式显示进程信息。
①直接执行ps命令


PID:该进程在系统中的数字 ID 号,在当前系统中是唯一的。
TTY:表明该进程在哪个终端上运行。
“?”表示未知或不需要终端。
TIME:该进程占用的
CPU 时间。
CMD:启动该进程的命令的名称。

②执行【ps  a】命令


STAT为进程状态,状态类别分别为
D:不可唤醒的休眠进程
T:停止的进程
R:正在运行的进程
S:休眠进程
Z:僵尸(僵死)进程
s:父进程
+:前台的进程
<:高优先级的进程
N:低优先级的进程

③执行【ps  aux】命令(BSD风格)
上述输出信息中,第一行为列表标题,其中各字段的含义描述如下。
USER :启动该进程的用户账号的名称。
PID :该进程在系统中的数字 ID 号,在当前系统中是唯一的。
%CPU :该进程 CPU 占用的百分比。
%MEM :内存占用的百分比。
VSZ :占用虚拟内存( swap 空间)的大小。
RSS :占用常驻内存(物理内存)的大小。
TTY :表明该进程在哪个终端上运行。 “?” 表示未知或不需要终端。
STAT :显示进程当前的状态,如 S (休眠)、 R (运行)、 Z (僵死)、 < (高优先级)、
N (低优先级)、 s (父进程)、+(前台进程)。对处于僵死状态的进程应该予以手
动终止。
START :启动该进程的时间。
TIME :该进程占用的 CPU 时间。
COMMAND :启动该进程的命令的名称。
 ④执行【ps  -elf 】命令(Unix风格)
F:表示内核在启动时分配给进程的标志信息,该类进程的标识
S:进程的状态
UID:用户的名字
PID:进程号
PPID:父进程的进程号,显示“0”时代表没有父进程。
C: CPU 占用的百分比
PRI(priority 优先级):取值范围(0——139)共有140个,非实时进程取值范围(100-139),实时进程取值范围(0-99),值越小,优先值越高
NI(nice):取值范围(-20——19)共有40个,代表的是进程的谦让度(对CPU资源的抢夺能力)NI值越高,其优先级越低,静态优先级
ADDR:进程数据内存的地址
SZ:进程启用时占用的虚拟空间大小(交换空间大小)
WCHAN:代表该进程在运行的时候(如在休眠状态)他所需要调动的系统函数的名字
STIME:启动的时间
TTY:在那个终端启动的,“?”代表不需要,或不知道
TIME: 该进程占用的 CPU 时间。
CMD: 启动该进程的命令的名称。
⑤执行【ps --user root】GNU分格(Gnu is Not Unix):1984年理查德斯德尔曼

⑤执行【ps  aux  |  grep】命令
       由于系统中运行的进程数量较多,需要查询某一个进程的信息时可以结合管道操作和
grep 命令进行过滤。例如,执行以下操作可以过滤出包含 “bash” 的进程信息。
(2).终端的类别
终端:
1.pts终端(虚拟终端):由xshell打开的终端等。
2.伪终端:由图形界面鼠标右键打开的终端。
3.tty终端(Linux提供的终端数量为6个)切换终端命令格式(CTRL+ALT+F1-F6)进行切换
Linux的桌面只是系统中的一个应用程序(内核之外)(KDE丶Gnome)
桌面默认是装到tty1终端的
(3)CPU读取数据过程
cpu读取数据的过程:磁盘--》cache--》cpu(三级缓存,二级缓存)--》寄存器(目前为止最大容量为64位)--》运算器

2.top命令——查看进程动态信息

(1).执行【top】命令


第一行:top(top界面)-(当前时间)-(启动时间)-(几个用户登录)-(每时间段的平均负载):1分钟的平均负载,5分钟的平均负载,15分钟的平均负载。
第二行:系统任务(Tasks),信息:total,总进程数;running,正在运行的进程数;sleeping, 休眠的进程数;stopped,中止的进程数;zombie,僵死无响应的进程数。
第三行:CPU 占用信息:
us,用户占用;sy,内核占用;ni,优先级调度占用;id,空闲 CPU;waI/O 等待占用;hi,硬件中断占用;si,软件中断占用;st,虚拟化占 用。要了解空闲的 CPU 百分比,主要看%id 部分。
第四行:内存占用(
Mem)信息:total,总内存空间;free,空闲内存;used,已用内存;buff/cache,物理内存和交换内存的缓冲区总和。
缓冲区和缓存区的区别:
buffer(缓冲区):
是原始磁盘块的临时存储,用于将缓存数据写入磁盘
cache(缓存区):用于从磁盘读取文件的页面缓存,缓存从文件中读取的数据,以便下次访问时可以直接从内存中快速取回。
第五行:交换空间(Swap)占用:total,总交换空间;free,空闲交换空间;used,已用 交换空间;avail Mem,可用物理空间。

(2)top命令的快捷键

①.按 P 键根据 CPU 占用情况对进程列表进行排序

按 M 键根据内存占用情况进行排序

N 键根据启动时间进行排序

按 h 键可以获得 top 程序的在线帮助信息
q 键可以正常地退出 top 程序

若通过 top 排名工具发现某个进程 CPU 占用率非常高,需要终止该进程的运行,可以 在 top 操作界面中按 k 键,然后在列表上方将会出现“PID to signal/kill [default pid = 3180]:” 的提示信息,根据提示输入指定进程的 PID 号并按 Enter ,出现“Send pid 5597 signal [15/sigterm]”的二次确认的提示信息,然后按 Enter 键确认即可终止对应的进程。

3.pgrep命令——查询进程信息

        当使用 ps 命令查询某个进程的 PID 信息时,往往需要结合 grep 命令对输出结果进行
过滤,但这样使用非常不方便,而 pgrep 命令正是查询特定进程信息的专用工具。使用 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。
       通过 pgrep 命令,可以只指定进程的一部分名称进行查询,结合 “-l” 选项可同时输出对
应的进程名(否则只输出 PID 号,不便于理解)。例如,若要查询进程名中包含 “log” 的进
程及其 PID 号,可以执行以下操作。
 
①执行【pgrep  -l 】命令

命令格式为:pgrep+{-l}+进程名称

       还可结合 “-U” 选项查询特定用户的进程、 “-t” 选项查询在特定终端运行的进程。例如,若
要查询由用户 root  tty1终端上运行的进程及 PID 号,可以执行以下操作。
 
②执行【pgrep -l -u -t】命令

命令格式为:pgrep+{-l}+{-u}+用户名称+{-t}+终端名称

4.pstree命令——查看进程树

       pstree 命令可以输出 Linux 操作系统中各进程的树形结构,以更加直观地判断各进程之
间的相互关系(父进程、子进程)
 
①执行pstree命令


        pstree 命令默认情况下只显示各进程的名称,结合 “-p” 选项使用时可以同时列出对应的 PID 号,结合 “-u” 选项可以列出对应的用户名,结合 “-a” 选 项可以列出完整的命令信息。
        执行如下的 “pstree -aup” 命令可以查看当前系统的进程树,包括各进程对应的 PID 号、用户名、完整命令等信息。从输出结果中可以看出, systemd 进程确实是 Linux 操 作系统中所有进程的“ 始祖 ”。

②执行pstree -aup命令
      使用 pstree 命令时,也可以只查看属于指定用户的进程树结构,只要指定用户名作为
参数即可。例如,执行以下操作可以列出由用户 root打开的进程及子进程的树结构。

③执行pstree -ap 命令

5.free命令——free命令可以显示当前系统未使用的和已使用的内存数目,还可以显示被内核使用的内存缓冲区。

(1)执行free命令


 

total:表示 总计物理内存的大小。
used:表示 已使用多少。
free:表示 空闲内存多少。
Shared:表示多个进程共享的内存总额。
Buffers/cached:表示 磁盘缓存的大小。
available:标识可用内存多少。

(2)选项

-b :以Byte为单位显示内存使用情况。
-k :以KB为单位显示内存使用情况。
-m :以MB为单位显示内存使用情况。
-g:以G为单位来显示内存的信息
-h :以比较人性化的方式显示内存使用情况。
-o :不显示缓冲区调节列。
-l:显示高低内存的利用率。
-s <间隔秒数> :持续观察内存使用状况。
-t :显示内存总和列。
-V :显示版本信息。

二.控制进程

1.启动进程

(1)手工启动进程
       由用户手工输入命令或者可执行程序的路径,可以至少启动一个进程。根据该进程是否
需要占用当前的命令终端,手工启动又可以分为前台启动和后台启动。​​​​​​​
       进程在前台运行(如执行 “ls -l” 命令)时,用户必须等到该进程执行结束并退出以后才
能继续输入其他命令,大多数命令操作在前台启动运行。进程在后台运行时,用户可以继续
在当前终端中输入其他命令,而无须等待该进程结束,适用于运行耗时较长的操作。​​​​​​​
       启动后台进程需要使用 “&” 操作符,将 “&” 操作符放在要执行命令的最后面,进程启动后
会直接放入后台运行,而不占用前台的命令操作界面,方便用户进行其他操作。例如,当使
cp 命令从光盘中制作镜像文件时,由于需要复制的数据较多,耗时较长,因此可结合 “&”
符号将复制操作放到后台运行,以便用户可以继续执行其他命令操作,代码如下:
(2)调动启动进程
       在服务器维护工作中,经常需要执行一些比较费时而且较占用资源的任务(如数据备份),
这些任务更适合在相对空闲的时候(如夜间)进行。这时就需要用户事先进行调度安排,指
定任务运行的时间,当系统到达设定时间时会自动启动并完成指定的任务。调度启动的计划
任务进程均在后台运行,不会占用用户的命令终端。
       进程的调度启动可以通过 at crontab 命令进行设置,其中 at 命令用于设置一次性(如
12:15 时重启网络服务)计划任务, crontab 命令用于设置周期性运行(如每周五 17:30
份数据库)的计划任务。

2.改变进程的运行方式

(1)挂起当前的进程
Linux 操作系统中的命令正在前台执行时(运行尚未结束),按 Ctrl Z 组合键可以将当前进程挂起(调入后台并停止执行),这种操作在需要暂停当前进程并进行其他操作时特别有用。例如,在使用 wget 命令下载 Firefox 软件包时,发现下载速度缓慢,为了不耽误其他操作,可以按 Ctrl+Z 组合键将该下载任务调入后台并暂停执行,代码如下:
①执行Ctrl + z 命令可挂起
(2)查看后台的进程
       需要查看当前终端中在后台运行的进程任务时,可以使用 jobs 命令,结合 “-l” 选项可以
同时显示该进程对应的 PID 号。在 jobs 命令的输出结果中,每一行记录对应一个后台进程
的状态信息,行首的数字表示该进程在后台的任务编号。若当前终端没有后台进程,将不会
显示任何信息。例如,执行如下的 “jobs -l” 命令可以看到前面挂起的 wget 下载任务的相关信
息。
②执行jobs  -l  查询后台的进程

(3)将后台的进程恢复运行
       使用 bg BackGround ,后台)命令,可以将后台中暂停执行(如按 Ctrl Z 组合键挂
起)的任务恢复运行,继续在后台执行操作;而使用 fg 命令( ForeGround ,前台),可以
将后台任务重新恢复到前台运行。
        除非后台中的任务只有一个,否则 bg fg 命令都需要指定后台进程的任务编号作为参数。例如,执行如下的 “fg 1” 命令可以将之前挂起至后台的 wget 进程重新调入前台执行。
③执行 fg  1  命令

3.终止进程执行

       当用户在前台执行某个进程时,可以按 Ctrl C 组合键强制进行中断(如命令长时间没
有响应的情况下)。中断前台进程的运行后,系统将返回命令行提示符状态等待用户输入新
的命令。当按 Ctrl C 组合键无法终止程序或者需要结束在其他终端或后台运行的进程时,
可以使用专用的进程终止工具 kill killall pkill
 
(1)使用 kill 命令终止进程

        通过 kill 命令终止进程时,需要使用进程的 PID 号作为参数。无特定选项时, kill 命令
将给该进程发送终止信号并正常退出运行,若该进程已经无法响应终止信号,则可以结合 “-9”
选项强行终止进程。强制终止进程时可能会导致程序运行的部分数据丢失,因此不到不得已
时不要轻易使用 “-9”选项。​​​​​​​
        例如,若 SSH 服务的 sshd 进程的 PID 号为 5822 ,则执行 “kill 5822” 命令后可以将进
程 sshd 终止,具体操作如下:
       对于无法正常终止的系统进程,在必要时可以结合 “-9” 选项强制终止。例如,以下操作
展示了强制终止 vim 进程的过程。

2)使用 killall 命令终止进程

       使用 killall 命令可以通过进程名称来终止进程,当需要结束系统中多个相同名称的进程
时,使用 killall 命令将更加方便,效率更高。 killall 命令同样也有 “-9” 选项。例如,执行如下
“killall -9 vim” 命令可将所有名为 vim 的进程都强行终止。
3)使用 pkill 命令终止进程

       使用 pkill 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
终止特定的进程,大部分选项与 pgrep 命令基本类似,如 “-U” (指定用户)、 “-t” (指定终端)
等选项,使用起来非常方便。例如,若要终止由用户 hackli 启动的进程(包括登录 Shell ),
可以执行以下操作。

二.计划任务管理

一.at一次性任务设置

1.安装顺序

       使用 at 命令设置的计划任务只在指定的时间点执行一次,前提是对应的系统服务 atd
必须已经运行。需要注意的是,计划执行任务的时间、日期必须安排在当前系统的时刻之后,
否则将无法正确设置计划任务。
       设置一次性计划任务时,在 at 命令行中依次指定计划执行任务的时间、日期作为参数
(若只指定时间则表示当天的该时间,若只指定日期则表示该日期的当前时间),确认后将进
入带 “at>” 提示符的任务编辑界面,每行设置一条执行命令,可以依次设置多条语句,最后
Ctrl D 组合键提交任务。所设置的命令操作将在计划的时间点被依次执行。
       例如,以下操作先通过 date 命令确认当前的系统时间,并设置在 2017 5 7 日的
10:35 自动执行以下任务:统计该时间点系统中由 root 用户运行的进程的数量,并将该数值
保存到/tmp/ps.root 文件中。


以下操作将设置一条计划任务,在当天的 21:30 自动关闭当前系统。
       对于已经设置但还未执行(未到时间点)的计划任务,可以通过 atq 命令进行查询。但
已执行过的 at 任务将不会再出现在列表中。具体操作如下:
       若要删除指定编号的 at 任务,可以使用 atrm 命令。删除后的 at 任务将不会被执行,
并且不会显示在 atq 命令的显示结果中,但已经执行过的任务无法删除。具体操作如下:

二.crontab周期性设置

       使用 crontab 命令设置的计划任务可以按预设的周期重复执行,从而大大减轻设置重复
性系统管理任务的操作。启用周期性任务也有一个前提条件,即对应的系统服务 crond 必须
已经运行。

1.crontab 的配置文件和目录

crond 通过多个目录和文件设置计划任务,不同类型的任务由不同的配置文件来设置。
(1)/etc/crontab——系统任务配置文件​​​​​​​
       /etc/crontab 文件中设置的是维护 Linux 操作系统所需的任务, Linux 操作系统及相关程
序在安装时可自动设置,不建议用户手动修改此文件。例如,该文件中包括设置 Shell 环境、
可执行路径等变量的操作,以及每小时、每天、每周、每月需要执行的任务目录。执行如下
“cat/etc/crontab” 命令可以查看 /etc/crontab 文件的具体内容。
       根据 /etc/crontab 配置文件中的设定, crond 将按照不同的周期重复执行相应目录中的任务脚本文件。

(2)/var/spool/cron/——用户 cron 任务的配置文件存放目录
       由用户自行设置(使用 crontab 命令)的 cron 计划任务将被保存到目录 /var/spool/cron/
中,文件名与用户名相同。例如,通过如下操作可以得知, root 用户的 cron 计划任务保存
在配置文件/var/spool/cron/root 中。
       crond 守护进程会自动检查 /etc/crontab 文件、 /etc/cron.d/ 目录及 /var/spool/cron/ 目录
中的改变,如果发现有配置更改,它们就会被载入内存,所以当某个 crontab 文件改变后并
不需要重新启动 crond 守护进程就可以使设置生效。
 

2.使用 crontab 命令管理用户的计划任务

       设置用户的周期性计划任务列表主要通过 crontab 命令进行,结合不同的选项可以完成
不同的计划任务管理操作。常用的选项如下。​​​​​​​
-e :编辑计划任务列表。
-u :指定所管理的计划任务属于哪个用户,默认是针对当前用户(自己),一般只
root 用户有权限使用此选项(用于编辑、删除其他用户的计划任务)。
-l :列表显示计划任务。
-r :删除计划任务列表。
 
1)编辑用户的计划任务列表
       执行 “crontab -e” 命令后,将打开计划任务编辑界面(与 vi 中的操作相同)。通过该界面
用户可以自行添加具体的任务配置,每行代表一个记录,配置的格式与 /etc/crontab 文件中
的主体部分类似,如下所示(假定 /root 目录下已有编写好的脚本 run_hourly_cmd
run_daily_cmd run_weekly_cmd run_monthly_cmd run_yearly_cmd )。


每一行任务配置记录都包括六个数据字段,分别表示不同的含义,如表所示。


 

       由于各字段的作用不同,其取值范围也不一样,如下表 所示,当使用 “*” 时表示取值范
围中的任意时间。 crontab 任务配置记录中所设置的命令操作将在 分钟 小时 日期
月份 星期 都满足的条件下执行。

       除了 “*” 以外,还可以使用 “-” (减号)、 (逗号)、 “/” (斜杠)与数字构成表达式来表
示较复杂的时间关系。​​​​​​​
减号 “-” :可以表示一个连续的时间范围,如 “1-4” 表示整数 1 2 3 4
逗号 “,” :可以表示一个间隔的不连续范围,如 “3, 4, 6, 8”
斜杠符号 “/” :可以用来指定间隔频率,如在日期字段中的 “*/3” 表示每隔 3 天。​​​​​​​

       例如,若要按固定的周期重复完成一些系统管理任务,任务内容如下:①每天早上 7:50
自动开启 sshd 服务, 22:50 关闭 sshd 服务;②每隔五天清空一次 FTP 服务器公共目录
/var/ftp/pub 中的数据;③每周六的 7:30 重新启动系统中的 httpd 服务;④每周一、周三、周
五的下午 17:30 ,使用 tar 命令自动备份 /etc/httpd 目录,则可由 root 用户通过 crontab 设置
以下计划任务。
       普通用户执行 “crontab -e” 命令时,可以设置自己的计划任务(需要注意命令的执行权限)。
例如,用户 jerry 设置一条计划任务:在每周日晚上的 23:55 /etc/passwd 文件的内容复制
到宿主目录中,保存为 pwd.txt 文件,具体操作如下:
       因各条计划任务在执行时并不需要用户登录,所以任务配置记录中的命令建议使用绝对
路径,以避免因缺少执行路径而无法执行命令的情况。另外,在设置非每分都执行的任务时,
分钟 字段也应该填写一个具体的时间数值,而不要保留为默认的 “*” ,否则将会在每分钟执
行一次计划任务。

2)查看用户的计划任务列表
       crontab 命令结合 “-l” 选项可以查看当前用户的计划任务列表,对于 root 用户来说,还可
以结合 “-u” 选项查看其他用户的计划任务,具体操作如下:

3)删除用户的计划任务列表

       当只需要删除某一条计划任务时,可以通过 “crontab -e” 命令进行编辑;而若要清空某
个用户的所有计划任务,可以执行“crontab -r”命令。


​​​​​​​本章到此结束。

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