程序(process)是指正在执行的程式;是程式正在执行的一个例项。它由程式指令,和从档案、其它程式中读取的资料或系统使用者的输入组成。
程序的型别
在 Linux 中主要有两种型别的程序:
前台程序(也称为互动式程序)– 这些程序由终端会话初始化和控制。换句话说,需要有一个连线到系统中的使用者来启动这样的程序;它们不是作为系统功能/服务的一部分自动启动。
后台程序(也称为非互动式/自动程序)– 这些程序没有连线到终端;它们不需要任何使用者输入。
什么是守护程序(daemon)
这是后台程序的特殊型别,它们在系统启动时启动,并作为服务一直执行;它们不会死亡。它们自发地作为系统任务启动(作为服务执行)。但是,它们能被使用者通过 init 程序控制。
Linux 程序状态
在 Linux 中建立程序
(LCTT 译注:此节原文不确,根据译者理解重新提供)
在 Linux 中建立程序有三种方式:
fork() 方式
使用 fork() 函式以父程序为蓝本复制一个程序,其 PID 号与父程序 PID 号不同。在 Linux 环境下,fork() 是以写复制实现的,新的子程序的环境和父程序一样,只有内存与父程序不同,其他与父程序共享,只有在父程序或者子程序进行了修改后,才重新生成一份。
system() 方式
system() 函式会呼叫 /bin/sh –c command 来执行特定的命令,并且阻塞当前程序的执行,直到 command 命令执行完毕。新的子程序会有新的 PID 。
exec() 方式
exec() 方式有若干种不同的函式,与之前的 fork() 和 system() 函式不同,exec() 方式会用新程序代替原有的程序,系统会从新的程序执行,新的程序的 PID 值会与原来的程序的 PID 值相同。
Linux 如何识别程序?
由于 Linux 是一个多使用者系统,意味著不同的使用者可以在系统上执行各种各样的程式,核心必须唯一标识程式执行的每个例项。
程式由它的程序 ID(PID)和它父程序的程序 ID(PPID)识别,因此程序可以被分类为:
父程序 – 这些是在执行时建立其它程序的程序。
子程序 – 这些是在执行时由其它程序建立的程序。
init 程序
init 程序是系统中所有程序的父程序,它是启动 Linux 系统后第一个执行的程式;它管理著系统上的所有其它程序。它由核心自身启动,因此理论上说它没有父程序。
init 程序的程序 ID 总是为 1 。它是所有孤儿程序的收养父母。(它会收养所有孤儿程序)。
查询程序 ID
你可以用 pidof 命令查询某个程序的程序 ID:
# pidof systemd
# pidof top
# pidof httpd
查询 Linux 程序 ID
要查询当前 shell 的程序 ID 以及它父程序的程序 ID,可以执行:
$ echo $$
$ echo $PPID
查询 Linux 父程序 ID
在 Linux 中启动程序
每次你执行一个命令或程式(例如 cloudcmd – CloudCommander),它就会在系统中启动一个程序。你可以按照下面的方式启动一个前台(互动式)程序,它会被连线到终端,使用者可以传送输入给它:
# cloudcmd
启动 Linux 互动程序
Linux 后台任务
要在后台(非互动式)启动一个程序,使用 & 符号,此时,该程序不会从使用者中读取输入,直到它被移到前台。
# cloudcmd &
# jobs
在后台启动 Linux 程序
你也可以使用 Ctrl + Z 暂停执行一个程式并把它传送到后台,它会给程序传送 SIGSTOP 讯号,从而暂停它的执行;它就会变为空闲:
# tar -cf backup.tar /backups/* ### 按下 Ctrl+Z
# jobs
要在后台继续执行上面被暂停的命令,使用 bg 命令:
# bg
要把后台程序传送到前台,使用 fg 命令以及任务的 ID,类似:
# jobs
# fg %1
Linux 后台程序任务
Linux 中程序的状态
在执行过程中,取决于它的环境一个程序会从一个状态转变到另一个状态。在 Linux 中,一个程序有下面的可能状态:
Running – 此时它正在执行(它是系统中的当前程序)或准备执行(它正在等待分配 CPU 单元)。
Waiting – 在这个状态,程序正在等待某个事件的发生或者系统资源。另外,核心也会区分两种不同型别的等待程序;可中断等待程序(interruptible waiting processes)– 可以被讯号中断,以及不可中断等待程序(uninterruptible waiting processes)– 正在等待硬体条件,不能被任何事件/讯号中断。
Stopped – 在这个状态,程序已经被停止了,通常是由于收到了一个讯号。例如,正在被除错的程序。
Zombie – 该程序已经死亡,它已经停止了但是程序表(process table)中仍然有它的条目。
如何在 Linux 中检视活跃程序
有很多 Linux 工具可以用于检视/列出系统中正在执行的程序,两个传统众所周知的是 ps 和 top 命令:
1. ps 命令
它显示被选中的系统中活跃程序的资讯,如下图所示:
# ps
# ps -e | head
列出 Linux 活跃程序
2. top – 系统监控工具
top 是一个强大的工具,它能给你提供 执行系统的动态实时检视,如下面截图所示:
# top
列出 Linux 正在执行的程式
3. glances – 系统监控工具
glances 是一个相对比较新的系统监控工具,它有一些比较高阶的功能:
# glances
Glances – Linux 程序监控
如何在 Linux 中控制程序
Linux 也有一些命令用于控制程序,例如 kill 、 pkill 、 pgrep 和 killall,下面是一些如何使用它们的基本事例:
$ pgrep -u tecmint top
$ kill 2308
$ pgrep -u tecmint top
$ pgrep -u tecmint glances
$ pkill glances
$ pgrep -u tecmint glances
注意当你系统僵死(freeze)时你可以使用它们杀死 Linux 中的不响应程式。
给程序传送讯号
Linux 中控制程序的基本方法是给它们传送讯号。你可以传送很多讯号给一个程序,执行下面的命令可以检视所有讯号:
$ kill -l
列出所有 Linux 讯号
要给一个程序传送讯号,可以使用我们之前提到的 kill 、 pkill 或 pgrep 命令。但只有被程式设计为能识别这些讯号时程式才能响应这些讯号。
大部分讯号都是系统内部使用,或者给程式设计师编写程式码时使用。下面是一些对系统使用者非常有用的讯号:
SIGHUP 1 – 当控制它的终端被被关闭时给程序传送该讯号。
SIGINT 2 – 当使用者使用 Ctrl+C 中断程序时控制它的终端给程序传送这个讯号。
SIGQUIT 3 – 当使用者传送退出讯号 Ctrl+D 时给程序传送该讯号。
SIGKILL 9 – 这个讯号会马上中断(杀死)程序,程序不会进行清理操作。
SIGTERM 15 – 这是一个程式终止讯号(kill 预设传送这个讯号)。
SIGTSTP 20 – 它的控制终端传送这个讯号给程序要求它停止(终端停止);通过使用者按 Ctrl+Z 触发。
下面是当 Firefox 应用程式僵死时通过它的 PID 杀死它的 kill 命令事例:
$ pidof firefox
$ kill 9 2687
或
$ kill -KILL 2687
或
$ kill -SIGKILL 2687
使用它的名称杀死应用,可以像下面这样使用 pkill 或 killall:
$ pkill firefox
$ killall firefox
更改 Linux 程序优先顺序
在 Linux 系统中,所有活跃程序都有一个优先顺序以及 nice 值。有比点优先顺序程序有更高优先顺序的程序一般会获得更多的 CPU 时间。
但是,有 root 许可权的系统使用者可以使用 nice 和 renice 命令影响(更改)优先顺序。
在 top 命令的输出中, NI 显示了程序的 nice 值:
$ top
列出 Linux 正在执行的程序
使用 nice 命令为一个程序设定 nice 值。记住一个普通使用者可以给他拥有的程序设定 0 到 20 的 nice 值。
只有 root 使用者可以使用负的 nice 值。
要重新设定一个程序的优先顺序,像下面这样使用 renice 命令:
$ renice +8 2687
$ renice +8 2103