linux 系统管理--进程管理

linux 系统管理--进程管理
一、进程基本概述
二、监控进程状态
三、进程的优先级[进阶]
四、企业案例，Linux假死是怎么回事
五、后台进程管理
六、系统平均负载[进阶]
- 总结：

linux 系统管理--进程管理

一、进程基本概述

1.什么是进程？

比如：windows上安装的QQ，我们会将其称为QQ程序，那么当QQ运行之后，在任务管理器中，我们可以看到QQ程序在运行着，此时，我们称其为:QQ进程。

言简意赅总结：当我们运行一个程序，那么我们将该程序叫进程

注意：

1.当程序运行为进程后，系统会为该进程分配内存，以及运行的身份和权限。

2.在进程运行的过程中，服务器上回有各种状态来表示当前进程的指标信息。

进程是已启动的可执行程序的运行实例，进程有以下组成部分:

局部和全局变量
当前的调度上下文
分配给进程使用的系统资源，例如文件描述符、网络端口等
给进程分配对应的pid,ppid

2.程序和进程的区别？

1.程序是开发写出来的代码，是永久存在的。数据和指令的集合，是一个静态的概念，比如/bin/ls、/bin/cp等二进制文件。

2.进程是一个程序的运行过程，会随着程序的终止儿销毁，不会永远在系统中存在。是一个动态概念，进程是存在生命周期概念的。

3.进程的生命周期

程序运行时进程的状态关系:

1.当父进程接收到任务调度时，会通过fork派生子进程来处理，那么子进程会集成父进程的衣钵。

2.子进程在处理任务代码时，父进程会进入等待的状态...

3.如果子进程在处理任务过程中，父进程退出了，子进程没有退出，那么这些子进程就没有父进程来管理了，就变成了僵尸进程。

4.每个进程都会有自己的PID号，（process id）子进程则PPID

二、监控进程状态

1.使用`ps`命令查看当前的进程状态（静态查看）

常用组合：ps aux 查看进程

[root@zls ~]# ps aux
a:显示所有与终端相关的进程，由终端发起的
u:显示用户导向的用户列表
x：显示所有与终端无关的进程

在多任务处理操作系统中，每个CPU(或核心)在一个时间点上只能处理一个进程。

在进程运行时，它对 CPU 时间和资源分配的要求会不断变化，从而为进程分配一个状态，它随着环境要求而改变。

USER:       //启动程序的用户
PID:        //进程ID
%CPU:       //占用CPU的百分比
%MEM:       //占用内存的百分比
VSZ:        //虚拟内存集（进程占用虚拟内存的空间）
RSS:        //物理内存集（进程占用物理内存的空间）
TTY:        //运行的终端
        ?:      #内核运行的终端
        tty1:   #机器运行的终端
        pts/0:  #远程连接的终端
STAT:       //进程状态
        D:      #无法中断的休眠状态（通IO的进程）
        R:      #正在运行的状态
        S:      #处于休眠的状态
        T:      #暂停或被追踪的状态
        W:      #进入内存交换（从内核2.6开始无效）
        X:      #死掉的进程（少见）
        Z:      #僵尸进程
        <:      #优先级高的进程
        N:      #优先级较低的进程
        L:      #有些页被锁进内存
        s:      #父进程（在它之下有子进程开启着）
        l:      #以线程的方式运行
        |:      #多进程的
        +:      #该进程运行在前台
START:      //进程被触发开启的时间
TIME:       //该进程实际使用CPU的运行时间
COMMAND:    //命令的名称和参数
        []:     #内核态的进程
        没[]:    #用户态的进程

案例一：PS命令查看前台进程转换到停止

#在终端上运行vim
[root@zls ~]# vim zls.txt
#查看vim运行的状态，S：睡眠状态 +：在前台运行
[root@zls ~]# ps aux|grep [v]im
root       1306  0.0  0.2 151664  5180 pts/0    S+   13:00   0:00 vim zls.txt
#执行ctrl + z，将进程放置后台
[1]+  已停止               vim zls.txt
#进程状态变成了T，暂停或被追踪的状态
[root@zls ~]# ps aux|grep [v]im
root       1306  0.0  0.2 151664  5180 pts/0    T    13:00   0:00 vim zls.txt

案例二：PS命令查看不可中断状态

#在终端上运行tar命令
[root@zls ~]# tar zcf zls.tar.gz /etc/ /usr/ /var/ /usr/
#持续查看tar进程的状态
[root@zls ~]# ps aux|grep [t]ar
root       1348 13.3  0.0 124008  1700 pts/0    R+   13:06   0:00 tar zcf zls.tar.gz /etc/ /usr/ /var/ /usr/
[root@zls ~]# ps aux|grep [t]ar
root       1348 13.2  0.0 124008  1716 pts/0    R+   13:06   0:00 tar zcf zls.tar.gz /etc/ /usr/ /var/ /usr/
[root@zls ~]# ps aux|grep [t]ar
root       1348 15.7  0.0 124008  1716 pts/0    S+   13:06   0:00 tar zcf zls.tar.gz /etc/ /usr/ /var/ /usr/
[root@zls ~]# ps aux|grep [t]ar
root       1348 13.6  0.0 124008  1736 pts/0    S+   13:06   0:00 tar zcf zls.tar.gz /etc/ /usr/ /var/ /usr/
[root@zls ~]# ps aux|grep [t]ar
root       1348 15.1  0.0 124008  1736 pts/0    R+   13:06   0:00 tar zcf zls.tar.gz /etc/ /usr/ /var/ /usr/
[root@zls ~]# ps aux|grep [t]ar
root       1348 14.1  0.0 124008  1736 pts/0    D+   13:06   0:00 tar zcf zls.tar.gz /etc/ /usr/ /var/ /usr/
[root@zls ~]# ps aux|grep [t]ar
root       1348 13.2  0.0 124008  1756 pts/0    R+   13:06   0:01 tar zcf zls.tar.gz /etc/ /usr/ /var/ /usr/
[root@zls ~]# ps aux|grep [t]ar
root       1348 15.2  0.0 124140  1756 pts/0    R+   13:06   0:01 tar zcf zls.tar.gz /etc/ /usr/ /var/ /usr/
[root@zls ~]# ps aux|grep [t]ar
root       1348 14.7  0.0 124240  1952 pts/0    S+   13:06   0:01 tar zcf zls.tar.gz /etc/ /usr/ /var/ /usr/

案例三：PS命令查看进程Ss+状态

#过滤bash进程，再开启终端
[root@zls ~]# ps aux|grep [b]ash
root       1127  0.0  0.1 115436  2084 tty1     Ss   11:49   0:00 -bash
root       1180  0.0  0.0 115436  1900 tty1     S+   11:49   0:00 bash
root       1198  0.0  0.1 115564  2152 pts/0    Ss   11:50   0:00 -bash
root       1324  0.0  0.1 115440  2064 pts/1    Ss+  13:01   0:00 -bash

了解进程如下选项:

PID,PPID
当前的进程状态
内存的分配情况
CPU 和已花费的时间
用户UID决定进程的特权

`ps`命令使用方法

#对进程的CPU进行排序展示
[root@zls ~]# ps aux --sort %cpu |less
#对进程的占用物理内存排序
[root@zls ~]# ps aux --sort rss |less
#排序，实在记不住，那就自己排序
[root@zls ~]# ps aux|sort -k3 -n
#自定义显示字段，指定想看的列
[root@zls ~]# ps axo user,pid,ppid,%mem,command |grep sshd
root        869      1  0.2 /usr/sbin/sshd -D
root       1194    869  0.2 sshd: root@pts/0
root       1307    869  0.2 sshd: root@pts/1
root       1574    869  0.2 sshd: root@pts/2
#显示进程的子进程
[root@zls ~]# yum install nginx -y
[root@zls ~]# systemctl start nginx
[root@zls ~]# ps auxf|grep [n]ginx
root       2033  0.0  0.1 125096  2112 ?        Ss   13:29   0:00 nginx: master process /usr/sbin/nginx
nginx      2034  0.0  0.1 125484  3148 ?        S    13:29   0:00  \_ nginx: worker process
#默认不加选项是查看指定进程PID
[root@zls ~]# ps aux|grep sshd
root       1157  0.0  0.1 105996  3604 ?        Ss   Feb27   0:00 /usr/sbin/sshd -D
[root@zls ~]# cat /run/sshd.pid
1157
#pgrep常用参数, -l -a
[root@zls ~]# pgrep sshd
869
1194
1307
1574
[root@zls ~]# pgrep -l sshd
869 sshd
1194 sshd
1307 sshd
1574 sshd
[root@zls ~]# pgrep -l -a sshd
869 /usr/sbin/sshd -D
1194 sshd: root@pts/0
1307 sshd: root@pts/1
1574 sshd: root@pts/2
#查看进程的pid
[root@zls ~]# pidof sshd
1574 1307 1194 869
#查看进程树
[root@zls ~]# pstree
systemd─┬─NetworkManager───2*[{NetworkManager}]
        ├─VGAuthService
        ├─abrt-watch-log
        ├─abrtd
        ├─agetty
        ├─auditd───{auditd}
        ├─crond
        ├─dbus-daemon───{dbus-daemon}
        ├─irqbalance
        ├─master─┬─pickup
        │        └─qmgr
        ├─nginx───4*[nginx]
        ├─polkitd───6*[{polkitd}]
        ├─rsyslogd───2*[{rsyslogd}]
        ├─sshd─┬─sshd───bash───pstree
        │      └─sshd───bash───bash───bash
        ├─systemd-journal
        ├─systemd-logind
        ├─systemd-udevd
        ├─tuned───4*[{tuned}]
        ├─vmtoolsd───{vmtoolsd}
        └─vsftpd

2. 动态监控进程--top 命令

[root@gong ~]# top
top - 22:58:05 up  4:37,  3 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
Tasks:  98 total,   1 running,  97 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni,100.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  2047488 total,  1566920 free,   116060 used,   364508 buff/cache
KiB Swap:        0 total,        0 free,        0 used.  1763644 avail Mem 
#当前系统的时间
22:58:05
#开启时间
up  4:37,  
#几个用户同时在线
3 users,  
#平均负载：1分钟，5分钟，15分钟
load average: 0.00, 0.01, 0.05
#总共工作数量98个
Tasks:98 total,   
#1个正在处理
1 running,  
#97个S状态
97 sleeping,   
#00个停止状态
2 stopped,   
#0个僵尸进程
0 zombie
%Cpu(s):
#用户态：用户占用CPU的百分比
0.0 us,  
#内核态：系统程序占用CPU的百分比（通常内核与硬件进行交互）
0.0 sy,  
dd </dev/zero >/dev/null bs=200M count=1000
#优先级：优先被调度的程序占用CPU百分比
0.0 ni, 
#空闲：CPU空闲的百分比(windows也有)
99.7 id,  
#等待：CPU等待IO的完成时间
0.0 wa,  
#硬中断：占CPU的百分比
0.0 hi,
由与系统相连的外设(比如网卡、硬盘)自动产生的。主要是用来通知操作系统,系统外设状态的变化。比如当网卡收到数据包的时候，就会发出一个中断。我们通常所说的中断指的是硬中断(hardirq)。
#软中断：占CPU的百分比
0.0 si,
为了满足实时系统的要求，中断处理应该是越快越好。linux为了实现这个特点，当中断发生的时候，硬中断处理那些短时间就可以完成的工作，而将那些处理事件比较长的工作，放到中断之后来完成，也就是软中断(softirq)来完成。  
#虚拟机占用物理机的百分比
0.0 st

3.中断

硬中断是系统用来影响硬件设备请求的一种机制，它会打断进程的正常调度和执行，然后调用内核中的中断处理程序来影响设备的请求

举个例子：
比如你定了一份外卖，但是不确定外卖什么时候送到，也没有别的方法了解外卖的进度，但是配送人员送外卖是不等人的，到了你这，没人接取的话，直接走人了。所以你只能苦苦的等着，时不时的去门口看看外卖送到没有，而不能做其他的事情。
不过如果在订外卖的时候，你就跟配送员约定好了，让他送到给你打电话，那你就不用苦苦等着了，可以去忙别的事情了，直到电话一响，接到电话，就可以取外卖了。此时 ==打电话== 就是一个中断的操作。
没接到电话之前，你可以做其他事情，当你接到电话之后（就发生了中断），你才要进行另一个动作**取外卖**
PS：中断是一个异步的事件处理机制，可以提高操作系统处理并发的能力。

由于中断处理程序会打断其他进程的运行，所以，为了减少对正常进程运行调度的影响，中弄断处理程序就需要尽可能快的运行，如果中弄断本身要做的事情不多，那么处理起来也不会有太大的问题，但是如果中断要处理的事情很多，中断服务程序就有可能要运行很长时间。

特别是，中断处理程序在影响中断时，还会临时关闭中断，这就会导致上一次中断处理完成之前，其他中断都能不能响应，也就是说中断有可能会丢失。

还是以外卖为例：加入你定了2份外卖
一份主食和一份饮料，由2个不同的配送员来配送。这次你不用时时等待着，两份外卖都约定了电话取外卖的方式。那么问题又来了。
当第一份外卖送到时，配送员给你打了个很长的电话，商量发票处理的方式，与此同时，第二个配送员也到了，也想给你打电话，但是会占线，因为电话占线（也就关闭了中断的响应），第二个配送给你打电话打不通，所以，那么很有可能在尝试几次还占线，就走了（丢失了一次中断）

刚才说了丢失一次中断，如果对于系统来说，每次都只能处理一次中断，那就很刺激了，天天都在丢失中断，用户的请求发过来，没响应，还做个P的运维，回家种地吧...

软中断：

事实上，为了解决中断处理程序执行过长的和丢失中断的问题，Linux将中断处理过程分成了两个阶段：

第一阶段：用来快速处理中断，它在中断禁止模式下运行，主要处理跟硬件紧密相关工作

第二阶段：用来延迟处理第一阶段未完成的工作，通常以内核线程的方式运行。

还是外卖的那个例子：
第一阶段：当你接到第一个配送员电话时，你可以跟他说，你已经知道了，其他事见面再细说，然后就可以挂断电话了。
第二阶段：才是取外卖，然后见面聊发票的处理动作。
如此一来，第一个配送员不会在电话里占用你很长时间，第二个配送员来的时候，照样可以打通电话。

当网卡在接收数据包的时候，会通过硬中断的方式通知内核，有新数据到了。这时，内核就应该调用中断处理程序来影响它。对第一阶段来说，既然是快速处理，其实就是把网卡接收到的数据包，先放置内存当中，然后更新一下硬件寄存器的状态（表示数据已经读好了），而第二阶段，被软中断信号唤醒后，需要从内存中找到网络数据，再按照网络协议栈，对数据进行逐层解析和处理，直到把它发送给应用程序。

总结：

第一阶段：直接处理硬件请求，也就是我们常说的硬中断，特点是快速执行。

第二阶段：由内核触发该请求，也就是我们常说的软中断，特点是延迟执行。

4.Linux软中断与硬中断小结：

1.Linux中中断处理程序分为上半部和下半部：

上半部对应硬中断，用来快速处理

下半部对应软中断，用来异步处理上半部未完成的工作

2.Linux中的软中断包括：网络收发，定时，调度等各种类型，可以通过/proc/softirqs来观察中断的运行情况

在企业中，会经常听说一个问题，就是大量的网络小包会导致性能问题，为啥呢？

因为大量的网络小包会导致频繁的硬中断和软中断，所以大量的网络小包传输速度很慢，但如果将所有的网络小包"打包","压缩"一次性传输，是不是会快很多。
就好比，你在某东自营买了100个快递，都是第二天到，如果分100个快递员，给你配送，你一天要接100个电话，~~~~~~~~ 但是如果，某东只让一个快递员，把你买的100个快递，打包成一个大包裹，派送给你，会不会快很多？

top命令使用：

[root@zls ~]# top
#指定N秒变化时间
[root@zls ~]# top -d 1
#查看指定进程的动态信息
[root@zls ~]# top -d 1 -p 10126
[root@zls ~]# top -d 1 -p 10126,1
#查看指定用户的进程
[root@zls ~]# top -d 1 -u apache
#将 2 次 top 信息写入到文件
[root@zls ~]# top -d 1 -b -n 2 > top.txt
top 常见指令
h   查看帮出
z   高亮显示
1   显示所有CPU的负载
s   设置刷新时间
b   高亮现实处于R状态的进程
M   按内存使用百分比排序输出
P   按CPU使用百分比排序输出
R   对排序进行反转
f   自定义显示字段
k   kill掉指定PID进程
W   保存top环境设置 ~/.toprc
q   退出
#进程ID
PID
#用户
USER
#优先级，正常为20
PR
#nice值，正常为0，负值表示高优先级，正值表示低优先级
NI
#虚拟内存占用
VIRT
#真实内存占用
RES
#共享内存占用
SHR
#模式状态
S
#CPU占用百分比
%CPU
#内存占用百分比
%MEM
#运行时间
TIME+
#运行命令
COMMAND

5.kill信号管理：

当程序运行为进程后，如果希望强行停止就可以使用kill命令对进程发送关闭信号，除了kill还有pkill、killall

定义守护进程的角色

结束用户会话和进程

kill,killall,pgrep,pkill

[root@zls ~]# kill -l //列出所有支持的信号
//常见信号列表:
数字信号        信号别名        作用
1       HUP     挂起信号，往往可以让进程重新配置
2       INT     中断信号，起到结束进程的作用，和ctrl + c 的作用一样
3       QUIT        让进程退出，结果是进程退出
9       KILL        直接结束进程，不能被进程捕获
15      TERM        进程终止，这是默认信号
18      CONT        被暂停的进程将继续恢复运行
19      STOP        暂停进程
20      TSTP        用户停止请求，作用类似于ctrl + z 把进程放到后台并暂停

6.kill命令发送信号

// 给 vsftpd 进程发送信号 1,15
[root@zls ~]# yum -y install vsftpd
[root@zls ~]# systemctl start vsftpd
//发送重启信号，例如 vsftpd 的配置文件发生改变，希望重新加载
[root@zls ~]# kill -1 9160
//发送停止信号，vsftpd 服务有停止的脚本 systemctl stop vsftpd
[root@zls ~]# kill 9160
// 给vim进程发送信号 9,15
[root@zls ~]# touch file1 file2
//使用远程终端1打开file1
[root@zls ~]# tty
/dev/pts/1
[root@zls ~]# vim file1
//使用远程终端2打开file2
[root@zls ~]# tty
/dev/pts/2
[root@zls ~]# vim file2
//查看当前进程pid
[root@zls ~]# ps aux |grep vim
root 4362 0.0 0.2 11104 2888 pts/1 S+ 23:02 0:00 vim file1
root 4363 0.1 0.2 11068 2948 pts/2 S+ 23:02 0:00 vim file2
//发送15信号
[root@zls ~]# kill 4362
//发送9信号
[root@zls ~]# kill -9 4363
//还可以同时给所有vim进程发送信号, 模糊匹配，同时给多个进程发送信号
[root@zls ~]# killall vim
//使用pkill踢出从远程登录到本机的用户, pkill  类似killall
[root@zls ~]# w
 20:50:17 up 95 days,  9:30,  1 user,  load average: 0.00, 0.00, 0.00
USER     TTY      FROM              LOGIN@   IDLE   JCPU   PCPU WHAT
xuliangw pts/0    115.175.115.39   20:22    0.00s  0.01s  0.00s sshd: zls [priv]
//终止 pts/0上所有进程, 除了bash本身
[root@zls ~]# pkill -t pts/0
-t：指定终端
//终止pts/0上所有进程, 并且bash也结束（用户被强制退出）
[root@zls ~]# pkill -9 -t pts/0
//列出zls用户的所有进程，-l输出pid
[root@linux-zls ~]# pgrep -l -u zls
32206 sshd
32207 bash

三、进程的优先级[进阶]

优先级指的是优先享受资源，生活中的例子，比如...算了，太多了。

在启动进程时，为不同的进程使用不同的调度策略。

nice值越高：表示优先级越低，例如19，该进程容易将CPU使用量让给其他进程。

nice值越低：表示优先级越高，例如-20，该进程更不倾向于让出CPU。

1.使用top或ps命令查看进程的优先级

#使用top看优先级
[root@zls ~]# top
top - 19:36:33 up  7:47,  4 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
Tasks:  99 total,   1 running,  97 sleeping,   1 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni,100.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  2030148 total,   155208 free,   159544 used,  1715396 buff/cache
KiB Swap:  1048572 total,  1048572 free,        0 used.  1633728 avail Mem
   PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
   533 root      20   0  298716   6108   4780 S  0.3  0.3   0:23.45 vmtoolsd
  2337 root      20   0  161980   2240   1556 R  0.3  0.1   0:00.01 top
     1 root      20   0  127908   6492   4092 S  0.0  0.3   0:01.85 systemd
     2 root      20   0       0      0      0 S  0.0  0.0   0:00.01 kthreadd
#使用ps查看优先级
[root@zls ~]# ps axo command,nice |grep 折叠shd
/usr/sbin/sshd -D             0
sshd: root@pts/0              0
sshd: root@pts/1              0
sshd: root@pts/2              0

2.使用nice命令指定进程优先级

#打开一个终端
[root@zls ~]# nice -n -5 vim zls
#打开另一个终端，查看进程的优先级
[root@zls ~]# ps aux|grep [v]im
root       2342  0.1  0.2 151720  5212 pts/1    S<+  19:49   0:00 vim zls
[root@zls ~]# ps axo command,nice|grep [v]im
vim zls                      -5

3.使用renice调整已运行程序的优先级

#先查看sshd的优先级
[root@zls ~]# ps axo pid,command,nice|grep 折叠shd
   869 /usr/sbin/sshd -D             0
  1194 sshd: root@pts/0              0
  1307 sshd: root@pts/1              0
  1574 sshd: root@pts/2              0
#设置sshd的优先级为-20
[root@zls ~]# renice -n -20 869
869 (进程 ID) 旧优先级为 0，新优先级为 -20
#再次查看sshd的优先级
[root@zls ~]# ps axo pid,command,nice|grep 折叠shd
   869 /usr/sbin/sshd -D           -20
  1194 sshd: root@pts/0              0
  1307 sshd: root@pts/1              0
  1574 sshd: root@pts/2              0
#一定要退出终端重新连接
[root@zls ~]# exit
登出
#再检查，就可以看到当前终端的优先级变化了
[root@zls ~]# ps axo pid,command,nice|grep sshd
   869 /usr/sbin/sshd -D           -20
  1194 sshd: root@pts/0              0
  1574 sshd: root@pts/2              0
  2361 sshd: root@pts/1            -20

四、企业案例，Linux假死是怎么回事

所谓假死，就是能ping通，但是ssh不上去；任何其他操作也都没反应，包括上面部署的nginx也打不开页面。

作为一个多任务操作系统，要把系统忙死，忙到ssh都连不上去，也不是那么容易的。尤其是现在还有fd保护、进程数保护、最大内存保护之类的机制。

你可以fork很多进程，系统会变得很慢，但是ssh还是能连上去；你可以分配很多内存，但是内存多到一定程度oom killer就会把你的进程杀掉，于是ssh又能工作了。

有一个确定可以把系统搞成假死的办法是：主进程分配固定内存，然后不停的fork，并且在子进程里面sleep(100)。

也就是说，当主进程不停fork的时候，很快会把系统的物理内存用完，当物理内存不足时候，系统会开始使用swap；那么当swap不足时会触发oom killer进程；

当oom killer杀掉了子进程，主进程会立刻fork新的子进程，并再次导致内存用完，再次触发oom killer进程，于是进入死循环。而且oom killer是系统底层优先级很高的内核线程，也在参与死循环。

此时机器可以ping通，但是无法ssh上去。这是由于ping是在系统底层处理的，没有参与进程调度；sshd要参与进程调度，但是优先级没oom killer高，总得不到调度。

为什么要费那么大的力气把机器搞死？我们知道假死是怎么产生的即可，这样可以针对假死的原因进行预防。 (其实假死的情况很少发生，只有当代码写的bug很多的情况下会出现。)

其实建议使用nice将sshd的进程优先级调高。这样当系统内存吃紧，还能勉强登陆sshd，进入调试。然后分析故障。

五、后台进程管理

通常进程都会在终端前台运行，但是一旦关闭终端，进程也会随着结束，那么此时我们就希望进程能在后台运行，就是将在前台运行的进程放到后台运行，这样即使我们关闭了终端也不影响进程的正常运行。

企业中很多时候会有一些需求：

1.传输大文件，由于网络问题需要传输很久

2.我们之前的国外业务，国内到国外，网速很慢，我们需要选择节点做跳板机，那么就必须知道，哪个节点到其他地区网速最快，丢包率最低。

3.有些服务没有启动脚本，那么我们就需要手动运行，并把他们放到后台

早期的时候，大家都选择使用&，将进程放到后台运行，然后再使用jobs、bg、fg等方式查看进程状态，太麻烦了，也不只管，所以我们推荐使用screen和nohup

作业控制是一个命令行功能，允许一个 shell 实例来运行和管理多个命令。

如果没有作业控制，父进程 fork()一个子进程后，将 sleeping，直到子进程退出。

使用作业控制，可以选择性暂停，恢复，以及异步运行命令，让 shell 可以在子进程运行期间返回接受其他命令。

前台进程,后台进程jobs,bg,fg

ctrl + Z , ctrl +c , ctrl + B

[root@zls ~]# sleep 3000 & //运行程序(时)，让其在后台执行
[root@zls ~]# sleep 4000 //^Z,将前台的程序挂起(暂停)到后台
[2]+ Stopped sleep 4000
[root@zls ~]# ps aux |grep sleep
[root@zls ~]# jobs  //查看后台作业
[1]- Running sleep 3000 &
[2]+ Stopped sleep 4000
[root@zls ~]# bg %2     //让作业 2 在后台运行
[root@zls ~]# fg %1     //将作业 1 调回到前台
[root@zls ~]# kill %1   //kill 1，终止 PID 为 1 的进程
[root@zls ~]# (while :; do date; sleep 2; done) & //进程在后台运行，但输出依然在当前终端
[root@zls ~]# (while :; do date; sleep 2; done) &>/dev/null &

#安装screen命令
[root@zls ~]# yum install -y screen
#安装redis
[root@zls ~]# yum install -y redis
#启动redis
[root@zls ~]# redis-server
#放到后台ctrl + z
[1]+  已停止               redis-server
#关闭终端，redis进程就没有了
#下载mysql安装包
[root@zls ~]# wget https://downloads.mysql.com/archives/get/file/mysql-5.7.24-linux-glibc2.12-x86_64.tar.gz
#使用screen
[root@zls ~]# screen -S download_mysqld
#ctrl + a + d放置后台
[detached from 3567.download_mysqld]
#查看screen列表
[root@zls ~]# screen -list
There is a screen on:
    3567.download_mysqld    (Detached)
1 Socket in /var/run/screen/S-root.
#打开screen终端
[root@zls ~]# screen -r 3567

六、系统平均负载[进阶]

每次发现系统变慢时，我们通常做的第一件事，就是执行top或者uptime命令，来了解系统的负载情况。

[root@zls ~]# uptime
 20:45:42 up  8:56,  3 users,  load average: 0.01, 0.03, 0.05
#我们已经比较熟悉前面几个例子，他们分别是当前时间，系统运行时间，以及正在登陆用户数
#后面三个数依次是：过去1分钟,5分钟,15分钟的平均负载(Load Average)

平均负载不就是单位时间内，CPU的使用率嘛？上面的,0.01不就是CPU的使用率是1%

平均负载是指，单位时间内，系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，也就是平均活跃进程数

PS:平均负载与CPU使用率并没有直接关系。

1.可运行状态进程，是指正在使用CPU或者正在等待CPU的进程，也就是我们用PS命令看的处于R状态的进程

2.不可中断进程，（你在做什么事情的时候是不能被打断的呢？...不可描述）系统中最常见的是等待硬件设备的IO相应，也就是我们PS命令中看到的D状态（也成为Disk Sleep）的进程。

例如：当一个进程向磁盘读写数据时，为了保证数据的一致性，在得到磁盘回复前，他是不能被其他进程或者中断程序打断的，这个是后续的进程就处于不可中断的状态，如果此时进程强制被打断，kill -9 ... perfect准备好护照吧，有多远，走多远，千万别回来了。不可中断状态实际上是系统对进程和硬件设备的一种保护机制

因此，可以简单理解为，平均负载其实就是单位时间内的活跃进程数。

最理想的状态是每个CPU上都刚还运行着一个进程，这样每个CPU都得到了充分利用。所以在评判负载时，首先你要知道系统有几个CPU，这可以通过top命令获取，或grep 'model name' /proc/cpuinfo

例1：

架设现在在4，2，1核的CPU上，如果平均负载为2时，意味着什么呢？

1.在4个CPU的系统上，意味着CPU有50%空闲。

2.在2个CPU的系统上，以为这所有的CPU都刚好完全被占用。

3.在1个CPU的系统上，则意味着有一半的进程竞争不到CPU。

那么...平均负载有三个数值，我们应该关注哪个呢？

实际上，我们都需要关注，就好比北京5月份的天气，如果只看晚上天气，感觉在过冬天，但是你结合了早上，中午，晚上三个时间点的温度来看，基本就可以全方位的了解这一天的天气情况了。

1.如果1分钟，5分钟，15分钟的三个值基本相同，或者相差不大，那就说明系统负载很平稳。

2.如果1分钟的值远小于15分钟的值，就说明系统像最近1分钟的负载在减少，而过去15分钟内却有很大的负载。

3.反过来，如果1分钟的大于15分钟，就说明最近1分钟的负载在增加，这种增加有可能只是临时的，也有可能还会持续上升...说的跟股票似的。所以要持续观察。（emmmm...一旦K线下降，就拋，割肉）

4.一旦1分钟的平均负载接近或超过了CPU的个数，就意味着，系统正在发生过载的问题，这时候就得分析问题了，并且要想办法优化。

架设我们在有2个CPU系统上看到平均负载为2.73，6.90，12.98那么说明在过去1分钟内，系统有136%的超载（2.73/2100%=136%）

5分钟：（6.90/2100%=345%）

15分钟：(12.98/2*100%=649%)

但整体趋势来看，系统负载是在逐步降低。

当平均负载高于CPU数量70%的时候，你就应该分析排查负载高的问题了，一旦负载过高，就可能导致进程相应变慢，进而影响服务的正常功能。

但70%这个数字并不是绝对的，最推荐的方法，还是把系统的平均负载监控起来，然后根据更多的历史数据，判断负载的变化趋势，当发现负载有明显升高的趋势时，比如说负载翻倍了，你再去做分析和调查。

在实际工作中，我们经常容易把平均负载和CPU使用率混淆，所以在这里，我也做一个区分，可能你会感觉到疑惑，既然平均负载代表的是活跃进程数，那平均负载搞了，不就意味着CPU使用率高嘛？

我们还是要回到平均负载的含义上来，平均负载指的是每单位时间内，处于可运行状态和不可中断状态的进程数，所以，它不仅包括了正在使用CPU的进程数，还包括等待CPU和等待IO的进程数。

而CPU的使用率是单位时间内，CPU繁忙情况的统计，跟平均浮现在并不一定完全对应。

比如：

CPU密集型进程，使用大量的CPU会导致平均负载升高，此时这两者是一致的。

IO密集型进程，等待IO也会导致平均负载升高，但CPU使用率不一定很高。

大量等待CPU的进程调度也会导致平均负载升高，此时的CPU使用率也会比较高。

但是CPU的种类也分两种：

CPU密集型

IO密集型

例如MySQL服务器，就需要尽量选择使用IO密集型CPU

----

下面我们以三个示例分别来看这三中情况，并用：stress、mpstat、pidstat等工具找出平均负载升高的根源

stress是Linux系统压力测试工具，这里我们用作异常进程模拟平均负载升高的场景。

mpstat是多核CPU性能分析工具，用来实时检查每个CPU的性能指标，以及所有CPU的平均指标。

pidstat是一个常用的进程性能分析工具，用来实时查看进程的CPU，内存，IO，以及上下文切换等性能指标。

#安装stress命令
[root@zls ~]# yum install -y stress

案例一：CPU密集型

我们在第一个中断运行stress命令，模拟一个CPU使用率100%的场景：

#第一个终端执行
[root@zls ~]# stress --cpu 1 --timeout 600
#第二个终端查看
[root@zls ~]# uptime
 22:04:12 up 10:15,  4 users,  load average: 1.98, 0.57, 0.22
#高亮显示变化区域
[root@zls ~]# watch -d uptime
Every 2.0s: uptime                                                                                                                                                                                                                                      Sun Jul 14 22:05:16 2019
 22:05:16 up 10:16,  4 users,  load average: 2.84, 1.05, 0.41

使用mpstat查看CPU使用率的变化情况

[root@zls ~]# mpstat -P ALL 5
Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls)   2019年07月14日     _x86_64_    (1 CPU)
22时08分51秒  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
22时08分56秒  all   99.20    0.00    0.80    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
22时08分56秒    0   99.20    0.00    0.80    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
22时08分56秒  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
22时09分01秒  all   99.60    0.00    0.40    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
22时09分01秒    0   99.60    0.00    0.40    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

从终端2可以看到，1分钟平均负载会慢慢增加到2.00，而从终端三中还可以看到，正好有一个CPU的使用率为100%，但他的IOwait只有0，这说明平均负载的升高正式由于CPU使用率为100%，那么到底哪个进程导致CPU使用率为100%呢？可以使用pidstat来查询

#间隔5秒输出一组数据
[root@zls ~]# pidstat -u 5 1
Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls)   2019年07月14日     _x86_64_    (1 CPU)
22时14分00秒   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command
22时14分05秒     0      8349    0.00    0.20    0.00    0.20     0  kworker/0:3
22时14分05秒     0      9903   99.60    0.00    0.00   99.60     0  stress
平均时间:   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command
平均时间:     0      8349    0.00    0.20    0.00    0.20     -  kworker/0:3
平均时间:     0      9903   99.60    0.00    0.00   99.60     -  stress

案例二：I/O密集型

还是使用stress命令，但是这次模拟IO的压力

[root@zls ~]# stress --io 1 --timeout 600s

在第二个终端运行uptime查看平均负载的变化情况

[root@zls ~]# watch -d uptime
Every 2.0s: uptime                                                                                                                                                                                                                                      Sun Jul 14 22:17:38 2019
 22:17:38 up 10:28,  4 users,  load average: 2.47, 2.25, 1.61

在第三个终端运行mpstat查看CPU使用率的变化情况

[root@zls ~]# mpstat -P ALL 5
Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls)   2019年07月14日     _x86_64_    (1 CPU)
22时19分32秒  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
22时19分37秒  all    2.78    0.00   97.22    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
22时19分37秒    0    2.78    0.00   97.22    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
22时19分37秒  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
22时19分42秒  all    3.01    0.00   96.99    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
22时19分42秒    0    3.01    0.00   96.99    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
#发现CPU与内核打交道的sys占用非常高

那么到底哪个进程导致iowait这么高呢？

[root@zls ~]# pidstat -u 5 1
Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls)   2019年07月14日     _x86_64_    (1 CPU)
22时20分59秒   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command
22时21分04秒     0      6900    0.00    0.20    0.00    0.20     0  kworker/0:0
22时21分04秒     0     10104    2.76   83.07    0.00   85.83     0  stress
22时21分04秒     0     10105    0.00   10.63    0.00   10.63     0  kworker/u256:2
平均时间:   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command
平均时间:     0      6900    0.00    0.20    0.00    0.20     -  kworker/0:0
平均时间:     0     10104    2.76   83.07    0.00   85.83     -  stress
平均时间:     0     10105    0.00   10.63    0.00   10.63     -  kworker/u256:2

这时候发现看到的数据比较少，需要更新一下命令：

#下载新版本的包
[root@zls ~]# wget http://pagesperso-orange.fr/sebastien.godard/sysstat-11.7.3-1.x86_64.rpm
#升级到新版本
[root@zls ~]# rpm -Uvh sysstat-11.7.3-1.x86_64.rpm
准备中...                          ################################# [100%]
正在升级/安装...
   1:sysstat-11.7.3-1                 ################################# [ 50%]
正在清理/删除...
   2:sysstat-10.1.5-17.el7            ################################# [100%]

然后再次查看结果,明显显示的数据多了

[root@zls ~]# pidstat -u 5 1
Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls)   2019年07月14日     _x86_64_    (1 CPU)
22时24分40秒   UID       PID    %usr %system  %guest   %wait    %CPU   CPU  Command
22时24分45秒     0       281    0.00    0.20    0.00    0.40    0.20     0  xfsaild/sda3
22时24分45秒     0     10104    2.99   82.67    0.00    0.00   85.66     0  stress
22时24分45秒     0     10105    0.00    8.76    0.00   92.43    8.76     0  kworker/u256:2
22时24分45秒     0     10118    0.20    0.40    0.00    0.00    0.60     0  watch
22时24分45秒     0     10439    0.00    3.98    0.00   94.82    3.98     0  kworker/u256:3
22时24分45秒     0     11007    0.00    0.20    0.00    0.00    0.20     0  pidstat
平均时间:   UID       PID    %usr %system  %guest   %wait    %CPU   CPU  Command
平均时间:     0       281    0.00    0.20    0.00    0.40    0.20     -  xfsaild/sda3
平均时间:     0     10104    2.99   82.67    0.00    0.00   85.66     -  stress
平均时间:     0     10105    0.00    8.76    0.00   92.43    8.76     -  kworker/u256:2
平均时间:     0     10118    0.20    0.40    0.00    0.00    0.60     -  watch
平均时间:     0     10439    0.00    3.98    0.00   94.82    3.98     -  kworker/u256:3
平均时间:     0     11007    0.00    0.20    0.00    0.00    0.20     -  pidstat

案例三：大量进程的场景

当系统运行进程超出CPU运行能力时，就会出现等待CPU的进程。

1.首先，我们还是使用stress命令，模拟的是多个进程

[root@zls ~]# stress -c 4 --timeout 600

2.由于系统只有一个CPU，明显比4个进程要少的多。因此，系统的CPU处于严重过载状态

[root@zls ~]#
Every 2.0s: uptime                                                                                                                                                                                                                                      Sun Jul 14 22:28:50 2019
 22:28:50 up 10:39,  4 users,  load average: 3.96, 3.89, 3.00

3.在运行pidstat命令来查看一下进程的情况

[root@zls ~]# pidstat -u 5 1
Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls)   2019年07月14日     _x86_64_    (1 CPU)
22时31分12秒   UID       PID    %usr %system  %guest   %wait    %CPU   CPU  Command
22时31分17秒     0     11317   24.75    0.00    0.00   75.05   24.75     0  stress
22时31分17秒     0     11318   24.95    0.00    0.00   75.45   24.95     0  stress
22时31分17秒     0     11319   24.75    0.00    0.00   75.25   24.75     0  stress
22时31分17秒     0     11320   24.75    0.00    0.00   75.45   24.75     0  stress
22时31分17秒     0     11381    0.20    0.40    0.00    0.00    0.60     0  watch
22时31分17秒     0     11665    0.00    0.20    0.00    0.00    0.20     0  pidstat
平均时间:   UID       PID    %usr %system  %guest   %wait    %CPU   CPU  Command
平均时间:     0     11317   24.75    0.00    0.00   75.05   24.75     -  stress
平均时间:     0     11318   24.95    0.00    0.00   75.45   24.95     -  stress
平均时间:     0     11319   24.75    0.00    0.00   75.25   24.75     -  stress
平均时间:     0     11320   24.75    0.00    0.00   75.45   24.75     -  stress
平均时间:     0     11381    0.20    0.40    0.00    0.00    0.60     -  watch
平均时间:     0     11665    0.00    0.20    0.00    0.00    0.20     -  pidstat

总结：

1.平均负载高有可能是CPU密集型进程导致的

2.平均负载高并不一定代表CPU的使用率就一定高，还有可能是I/O繁忙

3.当发现负载高时，可以使用mpstat、pidstat等工具，快速定位到，负载高的原因，从而做出处理