D7：学习Shell之七

进程

Linux使用进程来管理多任务。进程是Linux如何组织在CPU上等待轮到它们的不同程序。
本章涉及的命令有：

ps —— 报告当前进程的快照
top —— 显示任务
jobs —— 列出活动的工作
bg —— 将一个工作置于后台
fg —— 将一个工作置于前台
kill —— 向一个进程发送信号
killall —— 按名称杀掉进程
shutdown —— 关机或重启系统

进程如何工作
查看进程
控制进程

打断一个进程
将一个进程置于后台
将一个进程返回前台
停止(暂停)一个进程

信号

使用kill向进程发送信号
使用killall向多进程发送信号

关闭系统
更多关于进程的命令

进程如何工作

当系统启动时，内核会启动一些自己的活动作为进程，并启动一个名为init的程序。
反过来，init运行一系列名为init scripts的shell脚本(位于/etc中)，这些脚本启动所有系统服务。
这些服务多数是作为守护程序(daemon programs)实现的，它们只处于后台，在没有任何用户界面的情况下完成工作。即使没有登录，系统还是会执行一些日常事务。
一个程序可以启动其他程序，这在流程方案中表示为父进程(parent process)生成子进程(child process)。

内核维护关于每个进程的信息，以帮助保持事情的有序性。
例如，每个进程都分配了一个称为进程ID(process ID, PID)的数字，PID按升序分配，init总是得到PID1。
内核还跟踪分配给每个进程的内存，以及进程恢复执行的准备情况。
与文件一样，进程也有所有者和用户ID、有效用户ID等。

查看进程

查看进程最常用的命令是ps。默认情况下，ps只返回简单的信息：PID、TTY、TIME、CMD(FreeBSD中返回的是PID、TT、STAT、TIME、COMMAND)。
TTY是teletype的缩写，指的是进程的控制终端、TIME字段是进程消耗CPU的时间量。

添加“x”选项告诉ps显示所有进程的信息。TTY列中的“？”表示该进程没有控制终端。
多出来的STAT列显示进程的状态代码，这些代码的含义如下表所示：

状态	含义
R	运行中(Running) 表示进程正在运行或准备运行
S	休眠中(Sleeping) 进程没有在运行
D	不间断的休眠进程正在等待I/O，如磁盘驱动器
T	已停止(Stopped) 已指示停止该过程
Z	失效或“僵尸”(zombie)进程已终止但尚未被其父进程清除的子进程
<	高优先级进程可以赋予进程更大的重要性，让它在CPU上有更多的时间。这一特性称为精确性。但它有时会占用太多CPU时间而影响到其他进程。
N	低优先级进程只有在其他优先级较高的进程得到服务后才能获得处理器时间，被称为nice进程

除了上表中列出的字符，还有其他的状态，可参阅ps手册页。

另一种流行的选线是aux：

[me@linuxbox ~]$ ps aux
USER PID %CPU %MEM   VSZ  RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root   1  0.0  0.0  2136  644 ?   Ss   Mar05 0:31 init
root   2  0.0  0.0     0    0 ?   S<   Mar05 0:00 [kt]
root   3  0.0  0.0     0    0 ?   S<   Mar05 0:00 [mi]
root   4  0.0  0.0     0    0 ?   S<   Mar05 0:00 [ks]
root   5  0.0  0.0     0    0 ?   S<   Mar05 0:06 [wa]
root   6  0.0  0.0     0    0 ?   S<   Mar05 0:36 [ev]
root   7  0.0  0.0     0    0 ?   S<   Mar05 0:00 [kh]
and many more...

这组选项显示属于每个用户的进程。使用不带前导破折号的选项将调用具有”BSD样式”行为的命令。ps的Linux版本可以模拟几个不同Unix实现种的ps程序的行为。如下表：

头	含义
USER	用户ID。进程所有者的用户ID。
%CPU	CPU使用百分比
%MEM	内存使用百分比
VSZ	虚拟内存大小
RSS	常驻设置大小(Resident Set Size)。这是进程正在使用的物理内存量，已kB为单位
START	进程开始的时间。对于超过24小时的值，使用日期

使用top命令动态查看进程

top命令按进程活动顺序列出系统进程，默认每三秒更新一次。
top的结果显示由两部分组成：系统摘要、按CPU活动排序的进程表。

top - 14:59:20 up 6:30, 2 users, load average: 0.07, 0.02, 0.00
Tasks: 109 total,  1 running, 106 sleeping,  0 stopped,  2 zombie
Cpu(s): 0.7%us, 1.0%sy, 0.0%ni, 98.3%id, 0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si
Mem:   319496k total,   314860k used,   4636k free,   19392k buff
Swap:  875500k total,   149128k used, 726372k free,  114676k cach

  PID USER  PR NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM   TIME+  COMMAND
 6244 me    39 19 31752 3124 2188 S  6.3  1.0 16:24.42 trackerd
11071 me    20  0  2304 1092  840 R  1.3  0.3  0:00.14 top
 6180 me    20  0  2700 1100  772 S  0.7  0.3  0:03.66 dbus-dae
 6321 me    20  0 20944 7248 6560 S  0.7  2.3  2:51.38 multiloa
 4955 root  20  0  104m 9668 5776 S  0.3  3.0  2:19.39 Xorg
    1 root  20  0  2976  528  476 S  0.0  0.2  0:03.14 init
    2 root  15 -5     0    0    0 S  0.0  0.0  0:00.00 kthreadd
    3 root  RT -5     0    0    0 S  0.0  0.0  0:00.00 migratio
    4 root  15 -5     0    0    0 S  0.0  0.0  0:00.72 ksoftirq
    5 root  RT -5     0    0    0 S  0.0  0.0  0:00.04 watchdog
    6 root  15 -5     0    0    0 S  0.0  0.0  0:00.42 events/0
    7 root  15 -5     0    0    0 S  0.0  0.0  0:00.06 khelper
   41 root  15 -5     0    0    0 S  0.0  0.0  0:01.08 kblockd/
   67 root  15 -5     0    0    0 S  0.0  0.0  0:00.00 kseriod
  114 root  20  0     0    0    0 S  0.0  0.0  0:01.62 pdflush
  116 root  15 -5     0    0    0 S  0.0  0.0  0:02.44 kswapd0

系统摘要信息各字段的含义如下表：

行	字段	含义
1	top	程序名称
	14:59:20	当前时间
	up 6:30	这被称为uptime。指本次启动系统到现在的时间
	2 users	有两个登录的用户
	load average:	等待运行的进程数，即处于可运行状态并共享CPU的进程数。共显示三个值，每个值对应不同的时间段：第一个是最后60秒的平均值第二个是前5分钟的平均值第三个是前15分钟的平均值。小于1.0的值表示机器不忙
2	Tasks:	总进程数量及各种状态的进程数量
3	Cpu(s)	此行描述CPU正在执行的活动的特征。
	0.7%us	用户进程使用了0.7%的CPU。这意味着进程在内核之外。
	1.0%sy	系统(内核)进程使用了1.0%的CPU。
	0.0%ni	“nice”进程使用了0.0%的CPU。
	98.3%id	98.3%的CPU处于空闲状态。
	0.0%wa	0.0%的CPU在等待I/O。
4	Mem:	物理内存的使用情况
5	Swap:	交换空间(虚拟内存)的使用情况

FreeBSD在Mem下方还有一个ARC段落，应该是ZFS占用系统资源的情况。

top命令接手许多键盘命令，最有趣的是h(显示帮助屏幕)和q(退出top)。

控制进程

本节有个例子，利用X Window提供的一个小程序：xlogo来实施并观察控制进程的操作。有些系统上没有xlogo，可以用gedit或kwrite等代替。

打断一个进程

运行xlogo后，在同一个终端可以按Ctrl-c中断这个程序，xlogo的窗口就会关闭，终端会出现shell提示符。
大多数(但并不是所有)程序都可以用此方法中断。

将一个进程置于后台

如果希望在不终止xlogo程序的情况下返回shell提示符，可以通过将程序放到后台来实现。此时需要在命令后面加&符号。

[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[1] 28236
[me@linuxbox ~]$

上面例子在执行了命令之后，xlogo窗口会出现，同时返回shell提示符，其中显示的数字为进程号[1]和，进程的PID为28236。如果此时运行ps命令，可以看到这个进程：

[me@linuxbox ~]$ ps
PID TTY TIME CMD
10603 pts/1 00:00:00 bash
28236 pts/1 00:00:00 xlogo
28239 pts/1 00:00:00 ps

使用jobs命令可以得到以下列表：

[me@linuxbox ~]$ jobs
[1]+ Running      xlogo &

此结果表明，有一个编号为1的进程正在运行，其命令为xlogo &。

将一个进程返回前台

使用fg命令可以将一个进程返回到前台，这样就可以用Ctrl-c来终止它：

[me@linuxbox ~]$ jobs
[1]+ Running xlogo &
[me@linuxbox ~]$ fg %1
xlogo

停止(暂停)一个进程

使用Ctrl-z可以暂停正在前台运行的进程，并将其置于后台。此时xlogo处于暂停状态，改变其大小的话，窗口内的画面是“死”的。
此时如果运行bg %1则可以令其在后台继续运行。

如果运行命令启动了一个图形程序，但是忘记使用&符号了，可以将该进程移到后台。

使用命令行启动图形程序的原因有两个：

有些程序没有被列在窗口管理菜单中
通过命令行启动程序，如果程序出现错误，就能看到错误提示信息

信号

kill命令用于杀死进程。例如：

[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[1] 28401
[me@linuxbox ~]$ kill 28401
[1]+ Terminated    xlogo

首先在后台运行xlogo，shell会给出进程的PID，然后用kill命令和指定的PID终止掉这个进程。
实际上，kill并不完全杀死进程，而是向它们发送信号。信号是操作系统与进程通信的几种方式之一。
Ctrl-c向前台程序发出一个名为INT(中断)的信号；Ctrl-z则发送一个名为TSTP(终端停止)的信号。进程反过来“监听”信号，并在收到信号时采取相应的行动。

使用kill向进程发送信号

kill命令使用格式：

kill [-signal] PID ...

如果命令行上未指定signal，则默认情况下会发送TERM(terminate，终止)信号。kill常用于发送以下信号：

号码	名称	含义
1	HUP	挂起远古遗迹，当年使用电话拨号方式连接远程计算机，所以会有挂断的操作。许多守护进程也是用该信号来重新初始化。
2	INT	中断等同于从终端发送Ctrl-c。通常会终止一个程序。
3	QUIT	退出
9	KILL	杀死此信号不是发给目标程序的，而是发给内核。当一个进程被以此种方式终止时，它没有机会在结束后清理或保存其工作。这一般是作为最后手段使用的。
11	SEGV	分隔冲突如果程序非法使用内存，即，它试图写入不允许写入的某个位置，则会发送此信号。
15	TERM	终止这是kill命令发送的默认信号。如果程序有能力接收信号，它将被终止。
18	CONT	继续在STOP或TSTP信号后恢复进程。此信号有bg和fg命令发送。
19	STOP	停止此信号导致进程暂停而不是终止。与kill信号一样，它不会发送到目标进程。
20	TSTP	终止停止这是按下Ctrl-z时终端发送的信号。与STOP信号不同，它由程序接收，但程序可能会选择忽略它。
28	WINCH	改变窗口这是窗口大小改变时系统发送的信号。一些程序，如top和less将通过重新绘制自身以适应新的窗口尺寸来响应此信号。

示例：

[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[1] 13546
[me@linuxbox ~]$ kill -1 13546
[1]+ Hangup     xlogo

以上例子，信号是用数字1来标识的，代表HUP。也可以用名称来指定：

[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[1] 13601
[me@linuxbox ~]$ kill -INT 13601
[1]+ Interrupt    xlogo
[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[1] 13608
[me@linuxbox ~]$ kill -SIGINT 13608
[1]+ Interrupt    xlogo

进程和文件一样，都有所有者，只有进程的所有者或超级用户才能用kill命令向它发送信号。

使用killall向多进程发送信号

killall命令可以向多个与指定程序或用户名匹配的进程发送信号：

killall [-u user] [-signal] name ...

示例：

[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[1] 18801
[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[2] 18802
[me@linuxbox ~]$ killall xlogo
[1]- Terminated    xlogo
[2]+ Terminated    xlogo

同样，必须拥有超级用户权限，才能向不属于我们的进程发送信号。

关闭系统

关闭系统的过程包括有序地终止系统上的所有进程，以及在系统断电之前执行一些重要的日常管理工作(例如同步所有已装入的文件系统)。
四个常用的命令可以执行此功能：halt、poweroff、reboot、shutdown。
前面三个很简单，通常不使用任何参数。shutdown命令有一些参数：
-h now表示立即挂起；-r now表示立即重启。

shutdown命令执行后，将向所有登录用户广播一条消息，警告他们即将发生的事情。

命令	含义
pstree	以树状模式输出进程列表，显示进程之间的父子关系。
vmstat	输出系统资源使用情况的快照，包括内存、交换、磁盘I/O。后面跟数字表示的秒数可以连续显示。比如vmstat 5。按Ctrl-c终止。
xload	图形界面显示随时间变化的系统负载。
tload	与xload类似，但在终端中绘制图形。