通常，現在的操作系統都支持多任務，意味著操作系統（給用戶）造成了一種假象，(讓用戶覺得) 它同時能夠做多件事情，事實上，它是快速地輪換執行這些任務的。Linux 內核通過使用進程，來 管理多任務。通過進程，Linux 安排不同的程序等待使用 CPU。 有時候，計算機變得呆滯，運行緩慢，或者一個應用程序停止響應。在這一章中，我們將看一些 可用的命令行工具，這些工具幫助我們查看程序的執行狀態，以及怎樣終止行為不當的進程。 這一章將介紹以下命令： * ps – 報告當前進程快照 * top – 顯示任務 * jobs – 列出活躍的任務 * bg – 把一個任務放到后臺執行 * fg – 把一個任務放到前臺執行 * kill – 給一個進程發送信號 * killall – 殺死指定名字的進程 * shutdown – 關機或重啟系統 ### 進程是怎樣工作的 當系統啟動的時候，內核先把一些它自己的程序初始化為進程，然后運行一個叫做 init 的程序。init， 依次地，再運行一系列的稱為 init 腳本的 shell 腳本（位于/etc），它們可以啟動所有的系統服務。 其中許多系統服務以守護（daemon）程序的形式實現，守護程序僅在后臺運行，沒有任何用戶接口。 這樣，即使我們沒有登錄系統，至少系統也在忙于執行一些例行事務。 一個程序可以發動另一個程序，這個事實在進程方案中，表述為一個父進程創建了一個子進程。 內核維護每個進程的信息，以此來保持事情有序。例如，系統分配給每個進程一個數字，這個數字叫做 進程 ID 或 PID。PID 號按升序分配，init 進程的 PID 總是1。內核也對分配給每個進程的內存進行跟蹤。 像文件一樣，進程也有所有者和用戶 ID，有效用戶 ID，等等。 ### 查看進程 查看進程，最常使用地命令（有幾個命令）是 ps。ps 程序有許多選項，它最簡單地使用形式是這樣的： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ps PID TTY TIME CMD 5198 pts/1 00:00:00 bash 10129 pts/1 00:00:00 ps ~~~ 上例中，列出了兩個進程，進程 5198 和進程 10129，各自代表命令 bash 和 ps。正如我們所看到的， 默認情況下，ps 不會顯示很多進程信息，只是列出與當前終端會話相關的進程。為了得到更多信息， 我們需要加上一些選項，但是在這樣做之前，我們先看一下 ps 命令運行結果的其它字段。 TTY 是 “Teletype” 的簡寫，是指進程的控制終端。這里，Unix 展示它的年齡。TIME 字段表示 進程所消耗的 CPU 時間數量。正如我們所看到的，這兩個進程使計算機工作起來很輕松。 如果給 ps 命令加上選項，我們可以得到更多關于系統運行狀態的信息： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ps x PID TTY STAT TIME COMMAND 2799 ? Ssl 0:00 /usr/libexec/bonobo-activation-server –ac 2820 ? Sl 0:01 /usr/libexec/evolution-data-server-1.10 -- and many more... ~~~ 加上 “x” 選項（注意沒有開頭的 “-“ 字符），告訴 ps 命令，展示所有進程，不管它們由什么 終端（如果有的話）控制。在 TTY 一欄中出現的 “?” ，表示沒有控制終端。使用這個 “x” 選項，可以 看到我們所擁有的每個進程的信息。 因為系統中正運行著許多進程，所以 ps 命令的輸出結果很長。這經常很有幫助，要是把 ps 的輸出結果 管道到 less 命令，借助 less 工具，更容易瀏覽。一些選項組合也會產生很長的輸出結果，所以最大化 終端仿真器窗口，也是一個好主意。 輸出結果中，新添加了一欄，標題為 STAT 。STAT 是 “state” 的簡寫，它揭示了進程當前狀態： 表11-1: 進程狀態 | 狀態 | 意義 | | --- | --- | | R | 運行。這意味著，進程正在運行或準備運行。 | | S | 正在睡眠。 進程沒有運行，而是，正在等待一個事件， 比如說，一個按鍵或者網絡數據包。 | | D | 不可中斷睡眠。進程正在等待 I/O，比方說，一個磁盤驅動器的 I/O。 | | T | 已停止. 已經指示進程停止運行。稍后介紹更多。 | | Z | 一個死進程或“僵尸”進程。這是一個已經終止的子進程，但是它的父進程還沒有清空它。 （父進程沒有把子進程從進程表中刪除） | | < | 一個高優先級進程。這可能會授予一個進程更多重要的資源，給它更多的 CPU 時間。 進程的這種屬性叫做 niceness。具有高優先級的進程據說是不好的（less nice）， 因為它占用了比較多的 CPU 時間，這樣就給其它進程留下很少時間。 | | N | 低優先級進程。 一個低優先級進程（一個“好”進程）只有當其它高優先級進程執行之后，才會得到處理器時間。 | 進程狀態信息之后，可能還跟隨其他的字符。這表示各種外來進程的特性。詳細信息請看 ps 手冊頁。 另一個流行的選項組合是 “aux”（不帶開頭的”-“字符）。這會給我們更多信息： ~~~ [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&lt; Mar05 0:00 [kt] and many more... ~~~ 這個選項組合，能夠顯示屬于每個用戶的進程信息。使用這個選項，可以喚醒 “BSD 風格” 的輸出結果。 Linux 版本的 ps 命令，可以模擬幾個不同 Unix 版本中的 ps 程序的行為。通過這些選項，我們得到 這些額外的列。 表11-2: BSD 風格的 ps 命令列標題 | 標題 | 意思 | | --- | --- | | USER | 用戶 ID. 進程的所有者。 | | %CPU | 以百分比表示的 CPU 使用率 | | %MEM | 以百分比表示的內存使用率 | | VSZ | 虛擬內存大小 | | RSS | 進程占用的物理內存的大小，以千字節為單位。 | | START | 進程運行的起始時間。若超過24小時，則用天表示。 | ### 用 top 命令動態查看進程 雖然 ps 命令能夠展示許多計算機運行狀態的信息，但是它只是提供，ps 命令執行時刻的機器狀態快照。 為了看到更多動態的信息，我們使用 top 命令： ~~~ [me@linuxbox ~]$ top ~~~ top 程序連續顯示系統進程更新的信息（默認情況下，每三分鐘更新一次），”top”這個名字 來源于這個事實，top 程序是用來查看系統中“頂端”進程的。top 顯示結果由兩部分組成： 最上面是系統概要，下面是進程列表，以 CPU 的使用率排序。 ~~~ 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 .... ~~~ 其中系統概要包含許多有用信息。下表是對系統概要的說明： 表11-3: top 命令信息字段 | 行號 | 字段 | 意義 | | --- | --- | --- | | 1 | top | 程序名。 | 14:59:20 | 當前時間。 | up 6:30 | 這是正常運行時間。它是計算機從上次啟動到現在所運行的時間。 在這個例子里，系統已經運行了六個半小時。 | 2 users | 有兩個用戶登錄系統。 | load average: | 加載平均值是指，等待運行的進程數目，也就是說，處于運行狀態的進程個數， 這些進程共享 CPU。展示了三個數值，每個數值對應不同的時間周期。第一個是最后60秒的平均值， 下一個是前5分鐘的平均值，最后一個是前15分鐘的平均值。若平均值低于1.0，則指示計算機 工作不忙碌。 | | 2 | Tasks: | 總結了進程數目和各種進程狀態。 | | 3 | Cpu(s): | 這一行描述了 CPU 正在執行的進程的特性。 | 0.7%us | 0.7% of the CPU is being used for user processes. 這意味著進程在內核之外。 | 1.0%sy | 1.0%的 CPU 時間被用于系統（內核）進程。 | 0.0%ni | 0.0%的 CPU 時間被用于"nice"（低優先級）進程。 | 98.3%id | 98.3%的 CPU 時間是空閑的。 | 0.0%wa | 0.0%的 CPU 時間來等待 I/O。 | | 4 | Mem: | 展示物理內存的使用情況。 | | 5 | Swap: | 展示交換分區（虛擬內存）的使用情況。 | top 程序接受一系列從鍵盤輸入的命令。兩個最有趣的命令是 h 和 q。h，顯示程序的幫助屏幕，q， 退出 top 程序。 兩個主要的桌面環境都提供了圖形化應用程序，來顯示與 top 程序相似的信息 （和 Windows 中的任務管理器差別不多），但是我覺得 top 程序要好于圖形化的版本， 因為它運行速度快，并且消費很少的系統資源。畢竟，我們的系統監測程序不能成為 系統怠工的源泉，而這是我們試圖追蹤的信息。 ### 控制進程 現在我們可以看到和監測進程，然后得到一些對它們的控制權。為了我們的實驗，我們將使用 一個叫做 xlogo 的小程序，作為我們的實驗品。這個 xlogo 程序是 X 窗口系統 （底層引擎使圖形界面顯示在屏幕上）提供的實例程序，這個實例簡單地顯示一個大小可調的 包含 X 標志的窗口。首先，我們需要知道測試的主題： ~~~ [me@linuxbox ~]$ xlogo ~~~ 命令執行之后，一個包含 X 標志的小窗口應該出現在屏幕的某個位置上。在一些系統中，xlogo 命令 會打印一條警告信息，但是不用理會它。 小貼士：如果你的系統不包含 xlogo 程序，試著用 gedit 或者 kwrite 來代替。 通過調整它的窗口大小，我們能夠證明 xlogo 程序正在運行。如果這個標志以新的尺寸被重畫， 則這個程序正在運行。 注意，為什么我們的 shell 提示符還沒有返回？這是因為 shell 正在等待這個程序結束， 就像到目前為止我們用過的其它所有程序一樣。如果我們關閉 xlogo 窗口，shell 提示符就返回了。 ### 中斷一個進程 我們再運行 xlogo 程序一次，觀察一下發生了什么事。首先，執行 xlogo 命令，并且 證實這個程序正在運行。下一步，回到終端窗口，按下 Ctrl-c。 ~~~ [me@linuxbox ~]$ xlogo [me@linuxbox ~]$ ~~~ 在一個終端中，輸入 Ctrl-c，中斷一個程序。這意味著，我們禮貌地要求終止這個程序。 輸入 Ctrl-c 之后，xlogo 窗口關閉，shell 提示符返回。 通過這個技巧，許多（但不是全部）命令行程序可以被中斷。 ### 把一個進程放置到后臺(執行) 比方說，我們想讓 shell 提示符返回，卻沒有終止 xlogo 程序。為達到這個目的，我們把 這個程序放到后臺執行。把終端看作是一個有前臺（表層放置可見的事物，像 shell 提示符） 和后臺（表層之下放置隱藏的事物）（的設備）。啟動一個程序，讓它立即在后臺 運行，我們在程序命令之后，加上”&”字符： ~~~ [me@linuxbox ~]$ xlogo & [1] 28236 [me@linuxbox ~]$ ~~~ 執行命令之后，這個 xlogo 窗口出現，并且 shell 提示符返回，同時打印一些有趣的數字。 這條信息是 shell 特性的一部分，叫做工作控制。通過這條信息，shell 告訴我們，已經啟動了 工作號為1（“［1］”），PID 為28236的程序。如果我們運行 ps 命令，可以看到我們的進程： ~~~ [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 ~~~ 工作控制，這個 shell 功能可以列出從終端中啟動的任務。執行 jobs 命令，我們可以看到這個輸出列表： ~~~ [me@linuxbox ~]$ jobs [1]+ Running xlogo & ~~~ 結果顯示我們有一個任務，編號為“1”，它正在運行，并且這個任務的命令是 xlogo ＆。 ### 進程返回到前臺 一個在后臺運行的進程對一切來自鍵盤的輸入都免疫，也不能用 Ctrl-c 來中斷它。使用 fg 命令，讓一個進程返回前臺執行： ~~~ [me@linuxbox ~]$ jobs [1]+ Running xlogo & [me@linuxbox ~]$ fg %1 xlogo ~~~ fg 命令之后，跟隨著一個百分號和工作序號（叫做 jobspec）。如果我們只有一個后臺任務，那么 jobspec 是可有可無的。輸入 Ctrl-c 來終止 xlogo 程序。 ### 停止一個進程 有時候，我們想要停止一個進程，而沒有終止它。這樣會把一個前臺進程移到后臺等待。 輸入 Ctrl-z，可以停止一個前臺進程。讓我們試一下。在命令提示符下，執行 xlogo 命令， 然后輸入 Ctrl-z: ~~~ [me@linuxbox ~]$ xlogo [1]+ Stopped xlogo [me@linuxbox ~]$ ~~~ 停止 xlogo 程序之后，通過調整 xlogo 的窗口大小，我們可以證實這個程序已經停止了。 它看起來像死掉了一樣。使用 fg 命令，可以恢復程序到前臺運行，或者用 bg 命令把程序移到后臺。 ~~~ [me@linuxbox ~]$ bg %1 [1]+ xlogo & [me@linuxbox ~]$ ~~~ 和 fg 命令一樣，如果只有一個任務的話，jobspec 參數是可選的。 因為把一個進程從前臺移到后臺很方便，如果我們從命令行啟動一個圖形界面的程序，但是 忘記把它放到后臺執行，即沒有在命令后加上字符”＆”，（也不用擔心）。 為什么要從命令行啟動一個圖形界面程序呢？有兩個原因。第一個，你想要啟動的程序，可能 沒有在窗口管理器的菜單中列出來（比方說 xlogo）。第二個，從命令行啟動一個程序， 你能夠看到一些錯誤信息，如果從窗口系統中運行程序的話，這些信息是不可見的。有時候， 一個程序不能從圖形界面菜單中啟動。這時候，應該從命令行中啟動它。我們可能會看到 錯誤信息，這些信息揭示了問題所在。一些圖形界面程序還有許多有意思并且有用的命令行選項。 ### Signals kill 命令被用來“殺死”程序。這樣我們就可以終止需要殺死的程序。這里有一個實例： ~~~ [me@linuxbox ~]$ xlogo & [1] 28401 [me@linuxbox ~]$ kill 28401 [1]+ Terminated xlogo ~~~ 首先，我們在后臺啟動 xlogo 程序。shell 打印出 jobspec 和這個后臺進程的 PID。下一步，我們使用 kill 命令，并且指定我們想要終止的進程 PID。也可以用 jobspec（例如，“％1”）來代替 PID。 雖然這個命令很直接了當，但不僅僅這些。這個 kill 命令不是確切地“殺死”程序，而是給程序 發送信號。信號是操作系統與程序之間進行通信，所采用的幾種方式中的一種。我們已經看到 信號，在使用 Ctrl-c 和 Ctrl-z 的過程中。當終端接受了其中一個按鍵組合后，它會給在前端運行 的程序發送一個信號。在使用 Ctrl-c 的情況下，會發送一個叫做 INT（中斷）的信號；當使用 Ctrl-z 時，則發送一個叫做 TSTP（終端停止）的信號。程序，反過來，傾聽信號的到來，當程序 接到信號之后，則做出響應。一個程序能夠傾聽和響應信號，這個事實允許一個程序做些事情， 比如，當程序接到一個終止信號時，它可以保存所做的工作。 ### 通過 kill 命令給進程發送信號 kill 命令被用來給程序發送信號。它最常見的語法形式看起來像這樣： ~~~ kill [-signal] PID... ~~~ 如果在命令行中沒有指定信號，那么默認情況下，發送 TERM（終止）信號。kill 命令被經常 用來發送以下命令： 表 11-4: 常用信號 | 編號 | 名字 | 含義 | | 1 | HUP | 掛起。這是美好往昔的痕跡，那時候終端機通過電話線和調制解調器連接到 遠端的計算機。這個信號被用來告訴程序，控制的終端機已經“掛起”。 通過關閉一個終端會話，可以說明這個信號的作用。發送這個信號到終端機上的前臺程序，程序會終止。 許多守護進程也使用這個信號，來重新初始化。這意味著，當發送這個信號到一個守護進程后， 這個進程會重新啟動，并且重新讀取它的配置文件。Apache 網絡服務器守護進程就是一個例子。 | | 2 | INT | 中斷。實現和 Ctrl-c 一樣的功能，由終端發送。通常，它會終止一個程序。 | | 9 | KILL | 殺死。這個信號很特別。鑒于進程可能會選擇不同的方式，來處理發送給它的 信號，其中也包含忽略信號，這樣呢，從不發送 Kill 信號到目標進程。而是內核立即終止 這個進程。當一個進程以這種方式終止的時候，它沒有機會去做些“清理”工作，或者是保存勞動成果。 因為這個原因，把 KILL 信號看作殺手锏，當其它終止信號失敗后，再使用它。 | | 15 | TERM | 終止。這是 kill 命令發送的默認信號。如果程序仍然“活著”，可以接受信號，那么 這個信號終止。 | | 18 | CONT | 繼續。在停止一段時間后，進程恢復運行。 | | 19 | STOP | 停止。這個信號導致進程停止運行，而沒有終止。像 KILL 信號，它不被 發送到目標進程，因此它不能被忽略。 | 讓我們實驗一下 kill 命令： ~~~ [me@linuxbox ~]$ xlogo & [1] 13546 [me@linuxbox ~]$ kill -1 13546 [1]+ Hangup xlogo ~~~ 在這個例子里，我們在后臺啟動 xlogo 程序，然后通過 kill 命令，發送給它一個 HUP 信號。 這個 xlogo 程序終止運行，并且 shell 指示這個后臺進程已經接受了一個掛起信號。在看到這條 信息之前，你可能需要多按幾次 enter 鍵。注意，既可以用號碼，也可以用名字，不過要在名字前面 加上字母“SIG”，來指定所要發送的信號。 ~~~ [me@linuxbox ~]$ xlogo & [1] 13546 [me@linuxbox ~]$ kill -1 13546 [1]+ Hangup xlogo ~~~ 重復上面的例子，試著使用其它的信號。記住，你也可以用 jobspecs 來代替 PID。 進程，和文件一樣，擁有所有者，所以為了能夠通過 kill 命令來給進程發送信號， 你必須是進程的所有者（或者是超級用戶）。 除了上表列出的 kill 命令最常使用的信號之外，還有一些系統頻繁使用的信號。以下是其它一些常用 信號列表： 表 11-5: 其它常用信號 | 編號 | 名字 | 含義 | | 3 | QUIT | 退出 | | 11 | SEGV | 段錯誤。如果一個程序非法使用內存，就會發送這個信號。也就是說， 程序試圖寫入內存，而這個內存空間是不允許此程序寫入的。 | | 20 | TSTP | 終端停止。當按下 Ctrl-z 組合鍵后，終端發送這個信號。不像 STOP 信號， TSTP 信號由目標進程接收，且可能被忽略。 | | 28 | WINCH | 改變窗口大小。當改變窗口大小時，系統會發送這個信號。 一些程序，像 top 和 less 程序會響應這個信號，按照新窗口的尺寸，刷新顯示的內容。 | 為了滿足讀者的好奇心，通過下面的命令可以得到一個完整的信號列表： ~~~ [me@linuxbox ~]$ kill -l ~~~ ### 通過 killall 命令給多個進程發送信號 也有可能通過 killall 命令，給匹配特定程序或用戶名的多個進程發送信號。下面是 killall 命令的語法形式： ~~~ killall [-u user] [-signal] name... ~~~ 為了說明情況，我們將啟動一對 xlogo 程序的實例，然后再終止它們： ~~~ [me@linuxbox ~]$ xlogo & [1] 18801 [me@linuxbox ~]$ xlogo & [2] 18802 [me@linuxbox ~]$ killall xlogo [1]- Terminated xlogo [2]+ Terminated xlogo ~~~ 記住，和 kill 命令一樣，你必須擁有超級用戶權限才能給不屬于你的進程發送信號。 ### 更多和進程相關的命令 因為監測進程是一個很重要的系統管理任務，所以有許多命令與它相關。玩玩下面幾個命令： 表11-6: 其它與進程相關的命令 | 命令名 | 命令描述 | | pstree | 輸出一個樹型結構的進程列表，這個列表展示了進程間父/子關系。 | | vmstat | 輸出一個系統資源使用快照，包括內存，交換分區和磁盤 I/O。 為了看到連續的顯示結果，則在命令名后加上延時的時間（以秒為單位）。例如，“vmstat 5”。 終止輸出，按下 Ctrl-c 組合鍵。 | | xload | 一個圖形界面程序，可以畫出系統負載的圖形。 | | tload | 與 xload 程序相似，但是在終端中畫出圖形。使用 Ctrl-c，來終止輸出。 |