Linux进程（下）

上一篇文章介绍了进程的概念和进程的状态但进程的知识还有很多本文继续进行讲解。进程的管理指令之前提到过许多对进程进行管理的指令但没有进行讲解在这里统一聊聊。核心指令有四个 pstopkill前后台运行jobsfg。ps 查看进程快照ps 相当于给系统拍了一张瞬间的照片可以让我们看清楚有哪些进程。它有多个参数top 动态监控进程top 可以看作是 Linux 版的任务管理器它会间隔一定时间刷新一次。top 显示的信息很多有第一行系统时间、运行时间、登录用户数、平均负载1/5/15 分钟。第二行系统当前的总进程数后面是细分运行中、睡眠、停止、僵尸进程的数量。第三行CPU 使用率。第四行物理内存使用情况单位是 MiB兆字节。第五行交换分区虚拟内存使用情况单位也是 MiB。而列表中的信息为PID进程 ID进程的唯一 “身份证号” 用于标识、管理和杀死进程。USER启动该进程的用户名区分系统进程root和用户进程。PR内核调度优先级数值越小优先级越高越优先被 CPU 调度。NINice 值用户可调整的优先级修正值范围 - 20~19数值越小优先级越高。VIRT进程申请的虚拟内存总量单位 KB包含代码、数据、共享库、交换区等。RES进程实际占用的物理内存常驻内存单位 KB反映进程真实内存消耗。SHR进程与其他进程共享的内存单位 KB如共享库、共享文件映射。S进程状态核心标识。TIME进程累计占用 CPU 的总时间格式为 分秒. 百分秒。COMMAND启动该进程的完整命令 / 程序名用于识别进程用途。kill 杀死进程kill 可以 “杀死” 一个进程所谓 “杀死” 就是强制终止。一般形式是 kill 进程的 PID 。也可以在 kill 后面加上参数 -9 进行更加强力且暴力的终止。kill 的本质其实是一个信号发送工具它的功能不止 终止进程 这一种但刚开始了解进程的新手掌握这一个功能就好了。前后台运行jobsfg这里有三个指令它们的功能是让程序在后台安静地跑或者把后台的程序调回前台。运行时直接丢到后台。jobs看后台有谁。fg 数字把第 n 个 job 调回前台。进程的优先级刚才在讲 top 指令时里面有提到优先级的概念这是比较重要的内容值得详细一点讲解。首先要知道进程是排队来运行的而进程的优先级就是该进程在队列中位置的先后关系优先级越高就能越早运行。优先级用数字来表示数字越小优先级越高。一个进程的优先级默认为 80 我们可以通过 nice 修正值来调整优先级。调整规则为 优先级 默认优先级 nice 值。优先级的范围是 [6099]可能让人感到有些奇怪但后面讲调度时会就会知道为什么是这样了。新手不建议调整优先级因为可能把握不住若优先级的设置不合理会导致优先级低的进程长时间得不到 CPU 资源这种情况叫做进程饥饿。进程的切换和调度进程的切换一个处理器也就是 CPU , 一次只能处理一个进程。但是生活中我们会看到一些单核处理器的电脑也能够同时运行多个程序比如你在写代码时后台仍然可以播放音乐。这好像违反处理器规则了呀事实上这些进程并不是真正意义上的 “同时” 运行而是不断地以超出正常人感知的速度切换进程于是便给人以 “多个进程同时进行” 的错觉。那么进程是如何切换的呢CPU 中的寄存器只有一份里面存放着当前进程的上下文数据包括运行到了哪一行代码进程的状态等数据。当要切换进程时将寄存器中的数据保存起来由进程自己 “带走” 再将进程从 CPU 上剥离下来换下一个进程。在需要恢复进程时让进程重新进入 CPU 并把上下文数据重新恢复到寄存器中。这样便实现了进程的切换。进程的调度O(1) 调度算法进程的调度算法有许多其中较容易理解的是 O(1) 调度算法虽然已经被 CFS完全公平调度器取代但 O(1)调度算法仍旧是新手理解进程调度的最友好算法。不管是 O(1) 算法还是 CFS 算法它们都是一段代码属于软件叫做调度器。CPU 执行进程的方式不是直接执行的中间隔了几层逻辑系统会为 CPU 维护一个运行队列 runqueue。在 O(1) 调度器中runqueue 有两个优先级数组结构体prio_array_tactive和expired。其中 active 表示活跃队列也就是当前正在运行的队列。expired表示 过期队列虽然叫 “过期” 但 runqueue 是通过交换这两个结构体的内容来维护进程的所以 expired 又何尝不是 “预备队列” 呢。优先级数组结构体里面的三个成员nr_active 记录当前这个 优先级数组结构体 里总共有多少个可运行的进程。bitmap[5] 优先级位图。queue[140]优先级链表数组。nr_active没什么好说的重点讲一下bitmap[5]和queue[140] 先讲queue[140]会可以辅助理解bitmap 所以先讲queue[140]。queue[140]是一个指针数组每一个指针都指向一个进程队列的头节点没错CPU 和 进程 之间隔了两层。这 140 个位置分为两部分前 100 位099是实时进程队列后 40 位100139是普通进程队列。实时进程的优先级高于普通进程只要前面还有实时进程在排队那就永远轮不到普通进程。实时进程是给系统关键任务的专属车道普通进程才是给我们平时使用的程序用的比如QQ微信。这个优先级和前面讲到的优先级范围息息相关优先级范围是 [6099] 刚好40个位置可见普通用户是没有权限修改实时进程的优先级的而优先级的表示数字是如何对应 queue 位置的我们不需要关心。bitmap[5]是 O(1) 调度器实现 O(1) 调度的关键用来查看哪个优先级有进程在排队实现 O (1) 速度bitmap 有五个整型大小的空间共 32 * 5 160 个比特位使用其中140个来表示该进程队列是否有进程在排队同时比特位的位置也对应着进程队列的优先级所以调度器只要扫描一次就能找到优先级最高的进程队列。