Day 20 進(jìn)程管理

1.什么是進(jìn)程?

      進(jìn)程是系統(tǒng)中正在運(yùn)行的一個程序。

2.程序與進(jìn)程之間有什么區(qū)別?

 1、進(jìn)程是動態(tài)的,而程序是靜態(tài)的。
  2、進(jìn)程有一定的生命期,而程序是指令的集合,本身無“運(yùn)動”的含義。
  3、1個程序可以對應(yīng)多個進(jìn)程,但1個進(jìn)程只能對應(yīng)1個程序。
  4、進(jìn)程和程序的組成不同。從靜態(tài)角度看,進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊(PCB)三部分組成。而程序是一組有序的指令集合。

3.進(jìn)程的生命周期?

8.213.png

4.進(jìn)程運(yùn)行的狀態(tài)指標(biāo)?

進(jìn)程狀態(tài)包括以下五種:
(1)task_running(運(yùn)行態(tài)):進(jìn)程是可執(zhí)行的;或者正在執(zhí)行,或者在運(yùn)行隊(duì)列中等待執(zhí)行。
(2)task_interruptible(可中斷睡眠態(tài)):進(jìn)程被阻塞,等待某些條件的完成。一旦完成這些條件,內(nèi)核就會將該進(jìn)程的狀態(tài)設(shè)置為運(yùn)行態(tài)。
(3)task_uninterruptible(不可中斷睡眠態(tài)):進(jìn)程被阻塞,等待某些條件的完成。與可中斷睡眠態(tài)不同的是,該狀態(tài)進(jìn)程不可被信號喚醒。
(4)task_zombie(僵死態(tài)):該進(jìn)程已經(jīng)結(jié)束,但是其父進(jìn)程還沒有將其回收。
(5)task_stop(終止態(tài)):進(jìn)程停止執(zhí)行。通常進(jìn)程在收到sigstop、sigttin、sigttou等信號的時候會進(jìn)入該狀態(tài)。

5.如何監(jiān)控進(jìn)程的狀態(tài)、靜態(tài)ps、動態(tài)top?

ps 和 top 命令常用來查看Linux系統(tǒng)進(jìn)程相關(guān)信息。
ps命令:可以查看進(jìn)程的瞬間信息。
top命令:可以持續(xù)的監(jiān)視進(jìn)程的信息。
8.215.png
ps -ef
其中各列的內(nèi)容意思如下
UID           用戶ID、但輸出的是用戶名 
PID            進(jìn)程的ID 
PPID           父進(jìn)程ID 
C              進(jìn)程占用CPU的百分比 
STIME          進(jìn)程啟動到現(xiàn)在的時間 
TTY       該進(jìn)程在那個終端上運(yùn)行,若與終端無關(guān),則顯示? 若為pts/0等,則表示由網(wǎng)絡(luò)連接主機(jī)進(jìn)程。 
CMD         命令的名稱和參數(shù)
8.214.png
ps aux
同ps -ef 不同的有列有
USER          用戶名 
%CPU          進(jìn)程占用的CPU百分比 
%MEM          占用內(nèi)存的百分比 
VSZ           該進(jìn)程使用的虛擬內(nèi)存量(KB) 
RSS           該進(jìn)程占用的固定內(nèi)存量(KB)(駐留中頁的數(shù)量) 
STAT          進(jìn)程的狀態(tài) 
START         該進(jìn)程被觸發(fā)啟動時間 
TIME          該進(jìn)程實(shí)際使用CPU運(yùn)行的時間

2.STAT狀態(tài)的S、Ss、Ss+、S<、S、S+、R、R+、D、T、Z等等,都是什么意思?

8.211.png
[root@oldboy ~]# ps
root       1894  0.0  0.0 155360  1872 pts/0    R+   11:00   0:00 ps aux

[root@oldboy ~]# vim 1.txt       ctrl+z
[1]+  Stopped                 vim 1.txt
root       1908  0.3  0.2 151512  5232 pts/1    T    11:02   0:00 vim 1.txt


[root@oldboy ~]# tar czf ooo.tar.gz  /etc/ /var/ /tmp/
root   1914 31.7  0.0 123712  1352 pts/1  D+  11:08   0:02 tar czf ooo.tar.gz /etc/
[root@oldboy ~]# top
top - 15:27:49 up  6:16,  3 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
8.212.png
[root@oldboy ~]# top
Tasks: 154 total, 2 running, 151 sleeping, 1stopped, 0 zombie%Cpu(s): 0.3 us, 0.0
 sy, 0.0 ni, 99.7 id, 0.0 wa,0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
Tasks: 154 total     任務(wù)總數(shù)
2 running           有兩個進(jìn)程正在運(yùn)行
151 sleeping   151個睡眠
1 stopped      1個掛起 停止
0 zombie        僵尸進(jìn)程
0.3 us          進(jìn)程占用cpu的百分比(用戶進(jìn)程)
0.0 sy          內(nèi)核進(jìn)程 (硬件)
0.0 ni          優(yōu)先級的進(jìn)程占用cpu的百分比
99.7 id         空閑的進(jìn)程
0.0 wa          大量的等待 -->
0.0 hi           硬中斷
0.0 si           軟中斷
0.0 st           虛擬機(jī)占用物理CPU的時間

6.進(jìn)程中的iowait 軟中斷 硬中斷?

中斷:

1.什么是中斷

中斷是系統(tǒng)用來響應(yīng)硬件設(shè)備請求的一種機(jī)制,它會打斷進(jìn)程的正常調(diào)度和執(zhí)行,然后調(diào)用內(nèi)核中的中斷處理程序來響應(yīng)設(shè)備的請求。

2.為什么要有中斷呢? "舉個生活中的例子"

比如說你訂了一份外賣,但是不確定外賣什么時候送到,也沒有別的方法了解外賣的進(jìn)度,但是,配送員送外賣是不等人的,到了你這兒沒人取的話,就直接走人了。所以你只能苦苦等著,時不時去門口看看外賣送到?jīng)],而不能干其他事情。
不過呢,如果在訂外賣的時候,你就跟配送員約定好,讓他送到后給你打個電話,那你就不用苦苦等待了,就可以去忙別的事情,直到電話一響,接電話、取外賣就可以了。 這里的“打電話”,其實(shí)就是一個中斷。
沒接到電話的時候,你可以做其他的事情;只有接到了電話(也就是發(fā)生中斷),你才要進(jìn)行另一個動作:取外賣。
這個例子你就可以發(fā)現(xiàn),中斷其實(shí)是一種異步的事件處理機(jī)制,可以提高系統(tǒng)的并發(fā)處理能力。

3.中斷會帶來什么問題?

由于中斷處理程序會打斷其他進(jìn)程的運(yùn)行,所以,為了減少對正常進(jìn)程運(yùn)行調(diào)度的影響,中斷處理程序就需要盡可能快地運(yùn)行。
如果中斷本身要做的事情不多,那么處理起來也不會有太大問題;但如果中斷要處理的事情很多,中斷服務(wù)程序就有可能要運(yùn)行很長時間。
特別是,中斷處理程序在響應(yīng)中斷時,還會臨時關(guān)閉中斷。這就會導(dǎo)致上一次中斷處理完成之前,其他中斷都不能響應(yīng),也就是說中斷有可能會丟失。
那么還是以取外賣為例:假如你訂了 2 份外賣
一份主食和一份飲料,并且是由 2 個不同的配送員來配送。這次你不用時時等待著,兩份外賣都約定了電話取外賣的方式。但是,問題又來了。
當(dāng)?shù)谝环萃赓u送到時,配送員給你打了個很長的電話,商量發(fā)票的處理方式。與此同時,第二個配送員也到了,也想給你打電話。
但是很明顯,因?yàn)殡娫捳季€(也就是關(guān)閉了中斷響應(yīng)),第二個配送員的電話是打不通的。所以,第二個配送員很可能試幾次后就走掉了(也就是丟失了一次中斷)。

4.好了回到系統(tǒng)中的軟中斷?

如果你弄清楚了“取外賣”的模式,那對系統(tǒng)的中斷機(jī)制就很容易理解了。
事實(shí)上,為了解決中斷處理程序執(zhí)行過長和中斷丟失的問題,Linux 將中斷處理過程分成了兩個階段,也就是上半部和下半部:
上半部用來快速處理中斷,它在中斷禁止模式下運(yùn)行,主要處理跟硬件緊密相關(guān)工作。
下半部用來延遲處理上半部未完成的工作,通常以內(nèi)核線程的方式運(yùn)行。
比如說前面取外賣的例子,上半部就是你接聽電話,告訴配送員你已經(jīng)知道了,其他事兒見面再說,然后電話就可以掛斷了;下半部才是取外賣的動作,以及見面后商量發(fā)票處理的動作。
這樣,第一個配送員不會占用你太多時間,當(dāng)?shù)诙€配送員過來時,照樣能正常打通你的電話。

5.接下來在看一個例子?

除了取外賣,我再舉個最常見的網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)包的例子,讓你更好地理解。
網(wǎng)卡接收到數(shù)據(jù)包后,會通過硬件中斷的方式,通知內(nèi)核有新的數(shù)據(jù)到了。這時,內(nèi)核就應(yīng)該調(diào)用中斷處理程序來響應(yīng)它。
對上半部來說,既然是快速處理,其實(shí)就是要把網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)讀到內(nèi)存中,然后更新一下硬件寄存器的狀態(tài)(表示數(shù)據(jù)已經(jīng)讀好了),最后再發(fā)送一個軟中斷信號,通知下半部做進(jìn)一步的處理。
而下半部被軟中斷信號喚醒后,需要從內(nèi)存中找到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),再按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,對數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層解析和處理,直到把它送給應(yīng)用程序。
所以,這兩個階段你也可以這樣理解:
上半部直接處理硬件請求,也就是我們常說的硬中斷,特點(diǎn)是快速執(zhí)行;
而下半部則是由內(nèi)核觸發(fā),也就是我們常說的軟中斷,特點(diǎn)是延遲執(zhí)行。
Linux軟中斷與硬中斷小結(jié)
Linux 中的中斷處理程序分為上半部和下半部:
上半部對應(yīng)硬件中斷,用來快速處理中斷。
下半部對應(yīng)軟中斷,用來異步處理上半部未完成的工作。
Linux 中的軟中斷包括網(wǎng)絡(luò)收發(fā)、定時、調(diào)度、等各種類型,可以通過查看 /proc/softirqs 來觀察軟中斷的運(yùn)行情況。

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