进程、系统性能和计划任务

进程、系统性能和计划任务

• 进程管理和内存分配
• 进程管理工具
• 进程管理和性能相关工具

进程管理和内存分配

进程概念

1. 内核功用：进程管理、文件系统、网络功能、内存管理、驱动程序、安全功能等
2. Process: 运行中的程序的一个副本，是被载入内存的一个指令集合
   1. 进程ID（Process ID，PID）号码被用来标记各个进程
   2. UID、GID、和SELinux语境决定对文件系统的存取和访问权限
   3. 一般从执行进程的用户来继承
   4. 存在生命周期
3. task struct：Linux内核存储进程信息的数据结构格式
4. task list：多个任务的的task struct组成的链表
5. 进程建立：
   1. init：第一个进程
   2. 进程：都由其父进程建立，父子关系，CoW
      fork(), clone()

进程，线程和协程

进程相关概念

1. Page Frame: 页框，用存储页面数据，存储Page 4k
2. 物理地址空间和线性地址空间
3. MMU：Memory Management Unit 负责转换线性和物理地址
4. TLB：Translation Lookaside Buffer 翻译后备缓冲器
   1. 用于保存虚拟地址和物理地址映射关系的缓存
5. LRU：Least Recently Used 近期最少使用算法,释放内存

用户和内核空间

进程的基本状态和转换

进程的基本状态

1. 建立状态：进程在建立时须要申请一个空白PCB(process control block进程控
   制块)，向其中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。若是建立工做没法完
   成，好比资源没法知足，就没法被调度运行，把此时进程所处状态称为建立状态
2. 就绪状态：进程已准备好，已分配到所需资源，只要分配到CPU就可以当即运行
3. 执行状态：进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态
4. 阻塞状态：正在执行的进程因为某些事件（I/O请求，申请缓存区失败）而暂时
   没法运行，进程受到阻塞。在知足请求时进入就绪状态等待系统调用
5. 终止状态：进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态。没法再执行

状态之间转换六种状况

1. 运行——>就绪：1，主要是进程占用CPU的时间过长，而系统分配给该进程占
   用CPU的时间是有限的；2，在采用抢先式优先级调度算法的系统中,当有更高
   优先级的进程要运行时，该进程就被迫让出CPU，该进程便由执行状态转变为
   就绪状态
2. 就绪——>运行：运行的进程的时间片用完，调度就转到就绪队列中选择合适
   的进程分配CPU
3. 运行——>阻塞：正在执行的进程因发生某等待事件而没法执行，则进程由执
   行状态变为阻塞状态，如发生了I/O请求
4. 阻塞——>就绪:进程所等待的事件已经发生，就进入就绪队列
5. 如下两种状态是不可能发生的：
   1. 阻塞——>运行：即便给阻塞进程分配CPU，也没法执行，操做系统在进行调
      度时不会从阻塞队列进行挑选，而是从就绪队列中选取
   2. 就绪——>阻塞：就绪态根本就没有执行，谈不上进入阻塞态

LRU算法

1. 假设序列为 4 3 4 2 3 1 4 2
   物理块有3个，则
   1. 第1轮 4调入内存 4
   2. 第2轮 3调入内存 3 4
   3. 第3轮 4调入内存 4 3
   4. 第4轮 2调入内存 2 4 3
   5. 第5轮 3调入内存 3 2 4
   6. 第6轮 1调入内存 1 3 2
   7. 第7轮 4调入内存 4 1 3
   8. 第8轮 2调入内存 2 4 1

IPC进程间通讯

1. IPC: Inter Process Communication
   1. 同一主机：
      1. pipe  管道
      2. socket 套接字文件
      3. signal 信号
      4. shm  shared memory
      5. semaphore  信号量，一种计数器
   2. 不一样主机：
      1. socket IP和端口号
      2. RPC  remote procedure call
      3. MQ  消息队列，如：Kafka，RabbitMQ，ActiveMQ

进程优先级

 

 

修改 nice 值

nice -10 ping 127.2 表示nice的优先级改成10

nice --10 ping 127.2 表示 nice的优先级改成-10

taskset -p 12243 //查看进程号为12243的程序在哪几颗cpu上运行

taskset -cp 0,1 12243 //进程号为12243的程序只能在第0或1颗cpu上运行

• 进程优先级：
  • 系统优先级：数字越小，优先级越高
    0-139：各有140个运行队列和过时队列
    实时优先级: 99-0 值最大优先级最高
    nice值：-20到19，对应系统优先级100-139
  • Big O：时间复杂度，用时和规模的关系
    O(1), O(logn), O(n)线性, O(n^2)抛物线, O(2^n)

进程状态

1. Linux内核：抢占式多任务
2. 进程类型：
   1. 守护进程: daemon,在系统引导过程当中启动的进程，和终端无关进程
   2. 前台进程：跟终端相关，经过终端启动的进程
   3. 注意：二者可相互转化
3. 进程状态：
   1. 运行态：running
   2. 就绪态：ready
   3. 睡眠态：
      1. 可中断：interruptable
      2. 不可中断：uninterruptable
   4. 中止态：stopped,暂停于内存，但不会被调度，除非手动启动
   5. 僵死态：zombie，结束进程，父进程结束前，子进程不关闭

进程管理工具

1. 进程的分类：
   1. CPU-Bound：CPU密集型，非交互
   2. IO-Bound：IO密集型，交互
2. Linux系统状态的查看及管理工具：
   1. pstree, ps, pidof, pgrep, top, htop,
      glance, pmap, vmstat, dstat, kill, pkill, job, bg, fg, nohup
3. pstree命令：
   1. pstree display a tree of processes
4. ps: process state
   1. ps  report a snapshot of the current processes
   2. Linux系统各进程的相关信息均保存在/proc/PID目录下的各文件中

查看进程 ps

1. ps [OPTION]...
2. 支持三种选项：
   1. UNIX选项 如-A -e
   2. BSD选项  如a
   3. GNU选项 如--help
3. 选项：默认显示当前终端中的进程
   1. 选项：默认显示当前终端中的进程
   2.  x 选项包括不连接终端的进程
   3. u 选项显示进程全部者的信息  有效用户
   4. f 选项显示进程树,至关于 --forest
   5.  k|--sort 属性 对属性排序,属性前加- 表示倒序
   6.  o 属性… 选项显示定制的信息 pid、cmd、%cpu、%mem
   7. ps axo %cpu,%mem,tty,cmd k -%mem(按内存倒序排列)
   8. ps axo pid,%cpu,%mem,tty,cmd --sort -%cpu

ps常见选项

ps 输出属性

进程管理和性能相关工具

搜索进程

1. pgrep -t pts/1
2. pgrep -lt pts/1
3. pgrep -lU zhangsan
4. pgrep -lu zhangsan
5. pgrep -l 'ba.*'
6. pgrep -al '^ba.*'
7. pgrep -P 1

系统工具

进程管理工具

 

内存空间

 

 

系统监控工具

iostat、iftop、pmap、strace、lstrace

1. strace 跟踪某个程序运行时所调用的系统调用
2. strace /bin/cat 这个命令用了哪部分系统调用
3. ltrace /bin/cat cat程序运行时所调用的函数库

glances

 

dstat

iotap

nload 查看网络实时吞吐量

lsof