Linux 系統進程管理與計劃任務詳解

一、程序與進程的基本概念

• 程序：保存在外部存儲介質中的可執行機器代碼和數據的靜態集合。
• 進程：在CPU及內存中處于動態執行狀態的計算機程序。
• 關系：每個程序啟動后，可創建一個或多個進程。

二、進程查看工具

1. ps（查看靜態進程信息）

• 常用選項：

  • -a：顯示當前終端下所有進程（含其他用戶）；與-x結合顯示系統所有進程。
  • -u：以用戶為主的格式輸出進程信息。
  • -x：顯示當前用戶所在終端的進程信息。
  • -e：顯示系統內所有進程。
  • -l：長格式顯示。
  • -f：完整格式顯示。

  常用aux和elf的組合

  

  

• 輸出字段含義：

  • USER：啟動進程的用戶賬號。
  • PID：進程唯一ID號。
  • %CPU：CPU占用百分比。
  • %MEM：內存占用百分比。
  • VSZ：虛擬內存（swap）占用大小。
  • RSS：物理內存占用大小。
  • TTY：運行終端（“？”表示未知/無需終端）。
  • STAT：進程狀態（S休眠、R運行、Z僵死、<高優先級、N低優先級、s父進程、+前臺進程、L鎖內存）。
  • START：啟動時間。
  • TIME：占用CPU的時間。
  • COMMAND：啟動進程的命令名稱。

2. top（查看動態進程信息）

• 核心指標：

  • load average：CPU平均負載（1分鐘、5分鐘、15分鐘）；若5/15分鐘負載超過CPU個數2倍，系統高負載。

  • task：

    • total：系統當前所有進程的總數（包括所有狀態）。
    • running：正在占用 CPU 運行的進程數（處于 R 狀態）。
    • sleeping：休眠的進程數（等待事件 / 資源，如 I/O 完成，處于 S 或 D 狀態）。
    • stopped：被暫停的進程（如通過 ctrl+z 掛起，處于 T 狀態）。
    • zombie：僵死進程（進程已終止，但父進程未回收其資源，需手動清理）。

  • %cpu：

    • us（user）：用戶空間進程占用 CPU 的比例（如應用程序）。若長期過高，可能是用戶程序消耗資源過多。
    • sy（system）：內核空間進程占用 CPU 的比例（如系統調用、進程調度）。若過高，可能是內核頻繁處理任務（如大量 I/O 調度）。
    • ni（nice）：調整過優先級的用戶進程（通過 nice 命令設置）占用 CPU 的比例。
    • id（idle）：CPU 空閑的比例。若長期過低（如 < 10%），說明 CPU 負載高。
    • wa（iowait）：CPU 等待 I/O 操作（如磁盤讀寫、網絡傳輸）的時間比例。若長期 > 20%，可能是 I/O 瓶頸（如磁盤慢、網絡擁堵）。
    • hi（hardware irq）：硬件中斷（如鍵盤、磁盤控制器）占用 CPU 的比例。
    • si（software irq）：軟件中斷（如系統定時器）占用 CPU 的比例。
    • st（steal）：被虛擬化環境中其他虛擬機占用的 CPU 比例（僅在虛擬機中有效）。

  • mem：

    • total：物理內存總容量（單位通常為 KB）。
    • used：已被進程實際使用的內存（不包括緩沖 / 緩存）。
    • free：完全空閑的內存（未被任何進程或緩沖 / 緩存使用）。
    • buff/cache：
      • buff：用于緩沖寫入的數據（即將寫入磁盤的臨時數據，避免頻繁磁盤 I/O）。
      • cache：用于緩存讀取的數據（從磁盤讀取過的數據，下次可直接從內存讀取，加速訪問）。
      • 這部分內存可被系統自動釋放給需要的進程，因此實際 “可用內存”≈ free + buff/cache。

  • swap：

    • total：交換空間（虛擬內存）總容量（通常為磁盤上的 swap 分區 / 文件）。
    • used：已使用的交換空間（當物理內存不足時，系統會將部分不常用內存數據寫入 swap）。
    • free：空閑的交換空間。
    • avail Mem：估算的 “可用物理內存”（包括 free 內存 + 可釋放的 buff/cache，供新進程使用的內存量）。

• 進程信息字段：

  列名	含義說明
  PID	進程唯一 ID（系統中唯一，可用于 kill 等命令操作進程）。
  USER	進程所屬用戶（進程的創建者或運行用戶）。
  PR	進程優先級（數值越小，優先級越高）： - 0~39 之間（內核動態調整）； - 實時優先級（-1~-20，比普通進程高）。
  NI	進程的 nice 值（用戶可調整的優先級偏移量）： - 范圍 -20~19（默認 0）； - 數值越小，優先級越高（PR = NI + 20，便于顯示）。
  VIRT	進程占用的虛擬內存總量（包括物理內存、swap、未使用的分配內存等，單位 KB）。
  RES	進程實際使用的物理內存（不包括 swap，單位 KB，RES = 實際占用的物理內存）。
  SHR	進程與其他進程共享的內存量（單位 KB，包括共享庫、共享數據等）。
  S	進程狀態（單字母標識）： - R：運行中（正在使用 CPU 或等待調度）； - S：休眠（等待事件，可被喚醒）； - D：不可中斷休眠（如等待磁盤 I/O，不能被信號終止）； - T：停止（被 ctrl+z 或 kill -19 暫停）； - Z：僵死（進程已終止，資源未回收）。
  %CPU	進程自上次刷新以來占用 CPU 的百分比（單個核心為 100%，多核心總和可超過 100%）。
  %MEM	進程使用的物理內存占系統總內存的百分比。
  TIME+	進程自啟動以來累計占用的 CPU 時間（精確到 0.01 秒）。
  COMMAND	啟動進程的命令（按 c 可顯示完整命令路徑）。

3. 其他進程查看命令

• pgrep -l 進程名：查看某進程的進程號和名稱（如pgrep -l systemd）。
• pstree：查看進程樹形結構：
  • -p：同時列出PID；-u：列出用戶名；-a：列出完整命令。

三、進程控制

1. 手動啟動進程

• 前臺啟動：默認方式（命令直接執行）。
• 后臺啟動：命令后加&（如route &，進程放入后臺執行）。

2. 進程掛起與恢復

• 掛起當前進程：前臺執行的命令按ctrl+z，調入后臺并停止執行。
• 查看后臺進程：jobs -l。
• 恢復運行：
  • bg：后臺暫停的任務恢復后臺執行。
  • fg：后臺任務恢復到前臺執行。

3. 終止進程

• kill 進程號：終止指定進程；-9選項強制終止（如kill -9 1234）。
• killall 進程名：終止多個同名進程；-9強制（如killall -9 httpd）。
• pkill：按進程名、用戶、終端等終止（-U指定用戶，-t指定終端）。

四、計劃任務

用于在指定時間/日期執行預設任務（如備份、數據采集）。

1. at（一次性任務）

• 設置：at 時間 日期（如at 23:30 2020-11-23），輸入命令后按ctrl+d結束。
• 示例：at 23:30 2020-11-23 → at> ls / > /tmp/a → ctrl+d。
• 管理：
  • atq：查詢at任務。
  • at -c 任務號：查看任務詳情。
  • atrm 任務號：刪除任務。

2. crontab（周期性任務）

• 配置文件：
  • 系統任務：/etc/crontab。
  • 用戶任務：/var/spool/cron/（按用戶名存儲）。
• 時間格式：分 時 日 月 周（空格分隔）。
• 常用選項：
  • -e：編輯計劃任務。
  • -u 用戶名：指定用戶（如crontab -u natasha -e）。
  • -l：查詢任務列表。
  • -r：刪除任務列表。
• 示例：
  1. 為用戶natasha配置每天14:23執行/bin/echo "RHCSA"，僅允許natasha和root創建任務：

     useradd natasha
     crontab -u natasha -e  
     輸入：23 14 * * * /bin/echo "RHCSA"
     vim /etc/cron.allow  創建白名單只允許natasha和root創建任務
     寫入：root、natasha
     systemctl restart crond && systemctl enable crond
     

  2. 每月1~5號14:00-17:00，每10分鐘執行/bin/echo "I Love Galaxy"：

     crontab -e  # 輸入：*/10 14-17 1-5 * * /bin/echo "I Love Galaxy"
     systemctl restart crond && systemctl enable crond
     

  3. 周一至周五8:00-21:00，每2分鐘將當前時間附加到/home/galaxy/my_first_cron_job.txt：

     crontab -e  # 輸入：*/2 8-21 * * 1-5 date >> /home/galaxy/my_first_cron_job.txt