操作系統(tǒng)「進(jìn)程」是學(xué)計(jì)算機(jī)都要接觸的基本概念，拋開那些純理論的操作系統(tǒng)底層實(shí)現(xiàn)，在Linux下做軟件開發(fā)這么多年，每次程序運(yùn)行出現(xiàn)問題，都要一步一步分析進(jìn)程各種狀態(tài)，去排查問題出在哪里，這次lemon帶你在Linux環(huán)境下實(shí)操，一步步探究揭開「Linux進(jìn)程」的那些秘密。

何為進(jìn)程

首先我們說下「程序」的概念，程序是一些保存在磁盤上的指令的有序集合，是靜態(tài)的。進(jìn)程是程序執(zhí)行的過程，包括了動(dòng)態(tài)創(chuàng)建、調(diào)度和消亡的整個(gè)過程，它是程序資源管理的最小單位。

線程是操作操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的最小單位。大部分情況下，它被包含在進(jìn)程之中，是進(jìn)程中的實(shí)際運(yùn)作單位，一個(gè)進(jìn)程內(nèi)可以包含多個(gè)線程，是資源調(diào)度的最小單位。[引用維基百科]

一：理論知識(shí)

1：在了解linux進(jìn)程之前，我們先來了解了解shell腳本在執(zhí)行命令的過程，

shell也是一個(gè)程序，它與其他程

序最大的不同是：它的目的是執(zhí)行其他程序，而不是從事計(jì)算，繪圖，存儲(chǔ)等等具體事務(wù)。分析一下shell的工作原理有助于破除shell的神秘感，更好的

掌握shell命令。以ls -l *.c 為例

1、shell不斷詢問是否有鍵盤輸入，用戶以enter結(jié)束鍵盤輸入后，shell程序以空格為分隔符，得到"ls"，"-l"，"*.c"，三個(gè)字符串。

2、

shell發(fā)現(xiàn)第三個(gè)字符串包含"*"通配符，就會(huì)在當(dāng)前路徑(或指定路徑)下搜索滿足這個(gè)通配符的文件。有bar.c和foo.c兩個(gè)文件，然后展開成

{"ls"，"-l"，"bar.c"，"foo.c"}四個(gè)字符串，并保存在argv這個(gè)二維字符數(shù)組中，并賦值argc為4。

3、

shell然后搜索PATH這個(gè)全局變量保存的路徑，尋找一個(gè)叫"ls"的命令。如果存在，則fork()一個(gè)子進(jìn)程，調(diào)用exec()加載運(yùn)行l(wèi)s命

令。ls的main(int argc, string ** argv)函數(shù)的參數(shù)就是從shell那里得來的。若不存在就會(huì)提示用戶"command

not found"。

4、ls程序執(zhí)行后，會(huì)分析argc和argv，"-l"表示這是一個(gè)選項(xiàng)開關(guān)，表明用戶想得到文件的詳細(xì)信息，并把這個(gè)開關(guān)量保存，以便最后輸出的時(shí)候選擇信息的格式。

5、ls執(zhí)行完既定的步驟后，退出并返回退出碼，若成功則返回0，否則根據(jù)錯(cuò)誤的不同返回不同的非零數(shù)字。

6、shell在得到成功退出碼后，繼續(xù)等待用戶輸入

如上：命令在執(zhí)行過程中，

命令-->二進(jìn)制文件--->運(yùn)行---->作相應(yīng)的加載--->得出結(jié)論 在此過程中，所記錄的東西會(huì)產(chǎn)生進(jìn)程;

2.進(jìn)程：系統(tǒng)沒有干完的活 即cpu未完成的工作,正在運(yùn)行的程序 類型：程序進(jìn)程/服務(wù)進(jìn)程(eg：apache)常駐在內(nèi)存中 一個(gè)程序運(yùn)行時(shí)至少產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)程

在內(nèi)核看來，進(jìn)程是一個(gè)個(gè)實(shí)體，內(nèi)核必須在它們之間共享各種計(jì)算機(jī)資源。對(duì)于像內(nèi)存這樣的受限資源來說，內(nèi)核一開始會(huì)為進(jìn)程分配一定數(shù)量的資源，并在進(jìn)程的生命周期內(nèi)，統(tǒng)籌該進(jìn)程和整個(gè)系統(tǒng)對(duì)資源的需求，對(duì)這一分配進(jìn)行調(diào)整。程序終止時(shí)，內(nèi)核會(huì)釋放所有此類資源，供其他進(jìn)程重新使用。其他資源(如

CPU、網(wǎng)絡(luò)帶寬等)等屬于可再生資源，但必須在所有進(jìn)程間平等共享。

3.進(jìn)程管理的作用：

判斷服務(wù)器的健康狀態(tài)

查看系統(tǒng)中的所有進(jìn)程

殺死進(jìn)程

4：進(jìn)程的內(nèi)存布局

邏輯上將一個(gè)進(jìn)程劃分為以下幾個(gè)部分(也稱為段)

文本 ：程序的指令。

數(shù)據(jù) ：程序使用的靜態(tài)變量。

堆 ：程序可從該區(qū)域動(dòng)態(tài)分配額外內(nèi)存。

棧 ：隨機(jī)數(shù)調(diào)用、返回而增減的一片內(nèi)存，用于為局部變量和函數(shù)調(diào)用鏈接信息分配存儲(chǔ)空間。

5：創(chuàng)建進(jìn)程和執(zhí)行程序

進(jìn)程可使用系統(tǒng)調(diào)用fork()來創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程。調(diào)用fork()的進(jìn)程被稱為父進(jìn)程，新創(chuàng)建的進(jìn)程則被稱為子進(jìn)程。內(nèi)核通過對(duì)父進(jìn)程的復(fù)制來創(chuàng)

建子進(jìn)程。子進(jìn)程從父進(jìn)程處繼承數(shù)據(jù)段、棧段以及堆段的副本后，可以修改這些內(nèi)容，不會(huì)影響父進(jìn)程的“原版”內(nèi)容。(在內(nèi)存中被標(biāo)記為只讀的程序文本段則

由父、子進(jìn)程共享)

然后，子進(jìn)程要么去執(zhí)行與父進(jìn)程共享代碼中的另一組不同函數(shù)，或者，更為常見的情況是使用系統(tǒng)調(diào)用execve()去加載并執(zhí)行一個(gè)全新程序。execve()會(huì)銷毀現(xiàn)有的文本段、數(shù)據(jù)段、棧段及堆段，并根據(jù)新程序的代碼，創(chuàng)建新段來替換它們。

6：進(jìn)程ID和父進(jìn)程ID

每一進(jìn)程都有一個(gè)唯一的整數(shù)型進(jìn)程標(biāo)識(shí)符(PID).此外，每一進(jìn)程還具有一個(gè)父進(jìn)程標(biāo)識(shí)符(PPID)屬性，用以標(biāo)識(shí)請(qǐng)求內(nèi)核創(chuàng)建自己的進(jìn)程。

7：進(jìn)程終止和終止?fàn)顟B(tài)

可使用以下兩種方式之一來終止一個(gè)進(jìn)程：其一，進(jìn)程可使用_exit(

)系統(tǒng)調(diào)用(或相關(guān)的exit()庫(kù)函數(shù))，請(qǐng)求退出;其二，向進(jìn)程傳遞信號(hào)，將其"殺死”。無論以何種方式退出，進(jìn)程都會(huì)生成“終止?fàn)顟B(tài)”，一個(gè)非負(fù)小

整數(shù)，可供父進(jìn)程的wait()系統(tǒng)調(diào)用檢測(cè)。在調(diào)用_exit()的情況下，進(jìn)程會(huì)指明自己的終止?fàn)顟B(tài)。若由信號(hào)來“殺死”進(jìn)程，則會(huì)根據(jù)導(dǎo)致進(jìn)程“死

亡”的信號(hào)類型來設(shè)置進(jìn)程的終止?fàn)顟B(tài)。(有時(shí)會(huì)將傳遞進(jìn)_exit()的參數(shù)稱為進(jìn)程的“退出狀態(tài)”，以示與終止?fàn)顟B(tài)有所不同，后者要第指?jìng)鬟f給

_exit()的參數(shù)值，要么表示“殺死”進(jìn)程的信號(hào)。)

根據(jù) 慣例，終止?fàn)顟B(tài)為0表示進(jìn)程“功成身退”，非0則表示有錯(cuò)誤發(fā)生。大多數(shù)shell會(huì)將前一執(zhí)行程序的終止?fàn)顟B(tài)保存于shell變量$?中。

二：進(jìn)程的狀態(tài)

1：system Monitor(命令打開：)中狀態(tài)：status：1：sleeping(要使用時(shí)可以被喚醒)

2：running

3：stop(不可以自動(dòng)喚醒 可以手動(dòng)喚醒，cpu可以將此處所使用的信息傳遞給進(jìn)程)

2.狀態(tài)切換：系統(tǒng)回收cpu上緩存信息資源/使用某些程序

3.系統(tǒng)資源：硬盤 cpu 內(nèi)存

cpu一級(jí)緩存(直接可以用)

二級(jí)緩存

內(nèi)存(需要去取)如果內(nèi)存中資源被回收，則進(jìn)程關(guān)閉

4:ps 默認(rèn)查看所處shell處產(chǎn)生的進(jìn)程

三：進(jìn)程所涉及的一些命令

####1.ps命令####ps

a ##關(guān)于當(dāng)前環(huán)境的所有進(jìn)程

x ##與當(dāng)前環(huán)境無關(guān)的所有進(jìn)程

f ##顯示進(jìn)程從屬關(guān)系

e ##顯示進(jìn)程調(diào)用環(huán)境工具的詳細(xì)信息

l ##長(zhǎng)列表顯示進(jìn)程的詳細(xì)信息

u ##顯示進(jìn)程的用戶信息

加-和不加-的區(qū)別：

ps aux #查看系統(tǒng)中所有進(jìn)程，使用BSD操作系統(tǒng)格式

ps -le # 查看系統(tǒng)中所有進(jìn)程 ,使用linux操作格式

ps aux

USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND

user:該進(jìn)程由哪個(gè)用戶產(chǎn)生

pid：進(jìn)程的id號(hào)

%cpu：該進(jìn)程占用cpu資源的百分比

%mem：該進(jìn)程占有物理內(nèi)存百分比

VSZ：該進(jìn)程占用虛擬內(nèi)存的大小

RSS：該進(jìn)程占用實(shí)際內(nèi)存的大小

tty：該進(jìn)程在哪個(gè)終端進(jìn)行tty1-tty7代表本地控制臺(tái)，pts/0-255代表虛擬終端

狀態(tài)：

R：運(yùn)行

S：睡眠

T：停止?fàn)顟B(tài)

s：包含子進(jìn)程

+：位于后臺(tái)

ps ax -o %cpu,%mem,user,group,comm,nice,pid ##指定顯示進(jìn)程的某些信息

%cpu ##顯示進(jìn)程cpu負(fù)載

%mem ##顯示進(jìn)程內(nèi)存負(fù)載

user ##進(jìn)程用戶

group ##進(jìn)程組

comm ##進(jìn)程名稱

nice ##進(jìn)程優(yōu)先級(jí)

pid ##進(jìn)程的id

ps ax -o %cpu,comm --sort ##按照進(jìn)程信息排序

+ ##正序

- ##倒序

%cpu ##cpu負(fù)載排序

%mem ##內(nèi)存負(fù)載

####2.環(huán)境中進(jìn)程的前后臺(tái)調(diào)用####

jobs ##查看被打入環(huán)境后臺(tái)的進(jìn)程

ctrl+z ##把占用終端的進(jìn)程打入后臺(tái)

fg ##把后臺(tái)進(jìn)程調(diào)回前臺(tái)

bg ##把后臺(tái)暫停的進(jìn)程運(yùn)行

comm & ##讓命令直接在后臺(tái)運(yùn)行

###7.top命令####

top ##監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)載工具

top 和 ps 區(qū)別

##ps看到的是命令執(zhí)行瞬間的進(jìn)程信息，top可以持續(xù)的監(jiān)視

##ps只是查看進(jìn)程，而top還可以監(jiān)控系統(tǒng)性能，如平均負(fù)載，cpu，內(nèi)存

##top可以直接操作進(jìn)程，如改變優(yōu)先級(jí)(命令r)和關(guān)閉進(jìn)程(命令k)