1. 系统监视和进程控制工具—top和free
1) top命令的功能:top命令是Linux下常用的性能分析工具,能够实时显示系统中各个进程的资源占用状况,类似于Windows的任务管理器。
2) 使用top命令列出系统状态时,系统默认每5秒刷新一下屏幕上的显示结果。
1. 第一行是任务队列信息
12:38:33
当前时间
up 50days
系统运行时间,格式为时:分
1 user
当前登录用户数
load average: 0.06, 0.60, 0.48
系统负载。 三个数值分别为  1分钟、5分钟、15分钟前到现在的平均值。
2. 第二、三行为进程和CPU的信息
Tasks: 29 total
进程总数
1 running
正在运行的进程数
28 sleeping
睡眠的进程数
0 stopped
停止的进程数
0 zombie
僵尸进程数
Cpu(s): 0.3% us
用户空间占用CPU百分比
1.0% sy
内核空间占用CPU百分比
0.0% ni
用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比
98.7% id
空闲CPU百分比
0.0% wa
等待输入输出的CPU时间百分比
0.0% hi
硬件中断占用CPU时间的百分比
0.0% si
软件中断占用CPU时间的百分比 
 
3. 第四五行为内存信息
     
 
4.  进程信息
列名
含义
PID
进程id
PPID
父进程id
RUSER
Real user name
UID
进程所有者的用户id
USER
进程所有者的用户名
GROUP
进程所有者的组名
TTY
启动进程的终端名。不是从终端启动的进程则显示为 ?
PR
优先级
NI
nice值。负值表示高优先级,正值表示低优先级
P
最后使用的CPU,仅在多CPU环境下有意义
%CPU
上次更新到现在的CPU时间占用百分比
TIME
进程使用的CPU时间总计,单位秒
TIME+
进程使用的CPU时间总计,单位1/100秒
%MEM
进程使用的物理内存百分比
VIRT
进程使用的虚拟内存总量,单位kb。VIRT=SWAP+RES
SWAP
进程使用的虚拟内存中,被换出的大小,单位kb。
RES
进程使用的、未被换出的物理内存大小,单位kb。RES=CODE+DATA
CODE
可执行代码占用的物理内存大小,单位kb
DATA
可执行代码以外的部分(数据段+栈)占用的物理内存大小,单位kb
SHR
共享内存大小,单位kb
nFLT
页面错误次数
nDRT
最后一次写入到现在,被修改过的页面数。
S
进程状态。
            D=不可中断的睡眠状态
            R=运行
            S=睡眠
            T=跟踪/停止
            Z=僵尸进程
COMMAND
命令名/命令行
WCHAN
若该进程在睡眠,则显示睡眠中的系统函数名
Flags
任务标志,参考 sched.h
 
cpu利用率与load average
cpu是用来干活的,按照这个层面去理解,每个码农都是一个cpu
 
cpu利用率:上一天班的时间是8个小时,而码农敲代码的时间为2个小时,2/8=0.25  ,25%就是码农在一天的时间内的利用率(正常情况,cpu利用率<70%)
cpu负载:公司在一分钟内为某个码农安排了3个任务,而1分钟内该码农能做6个任务,那么该码农一分钟内的负载为0.5
          如果公司在5分钟内为某个码农安排了100个任务,而5分钟内该码农只能做50个任务,那么该码农5分钟内的负载为2.0,即超负荷运转
      cpu负载<=1:能正常应付
             cpu负载>1:超负荷运转
             
     如果有4核,相当于将100个任务交给4个码农去干,如果每个码农的负载都是100%,那么整体的cpu负载达到4.0则是很正常的现象
      
             多核cpu, load average 应该 <= cpu核数 * 0.7
 
为何要有1分钟,5分钟,15分钟三种cpu负载?
  其实之所以要给出3个值,就是希望我们能结合起来看。或者说希望展示一个动态的图表式的数据,比如最近一分钟显示负载120%。而最近5分钟和15分钟显示负载为50%。可能你不用太过担心。但是如果你发现系统的负载一直维持在120%以上,就必须要提高硬件配置了。
 
cpu利用率和cpu负载过高,都是不好的现象,但是也有可能出现,低利用率,高负载的情况:
  为一个码农分配了100个项目,毫无疑问,该码农的负载是很高的,但是码农在具体去做一个项目时,可能会碰到需要购买机器,或者查询资料等耗费时间的问题,真正动手写代码的时间可能很短,而这段时间才是码农真正为公司干活的时间,如果每个项目都有类似这种问题,那么100个项目加到一起,码农真正工作的时间也不会太多,这就造成了低利用率。
 
  在两种情况下会导致一个进程在逻辑上不能运行,
  1. 进程挂起是自身原因,遇到I/O阻塞,便要让出CPU让其他进程去执行,这样保证CPU一直在工作
  2. 与进程无关,是操作系统层面,可能会因为一个进程占用时间过多,或者优先级等原因,而调用其他的进程去使用CPU。
  因而一个进程有三种状态
                                                     
 
3) free命令的功能:显示内存的使用状态。(下图centos6中查看效果,用二维数组代表FO即free output)
 
从操作系统的角度:
  物理内存FO[2][1]=24677460KB
  物理内存被使用的内存FO[2][2]=23276064KB
  可以用内存F[2][3]=1401396KB
  等式:FO[2][1] = FO[2][2] + FO[2][3]
 
  共享内存F[2][4]=0,表示几个进程共享的内存(数据共享)
  F[2][5]=870540表示已经分配但是还未使用的buffers大小
  F[2][6]=12084008表示已经分配但是还未使用的buffers大小
  buffer和cache的解释:
    • A buffer is something that has yet to be "written" to disk.
    • A cache is something that has been "read" from the disk and stored for later use.
  也就是说buffer是用于存放要输出到disk(块设备)的数据的,而cache是存放从disk上读出的数据。这二者是为了提高IO性能的,并由OS管理。
  Linux和其他成熟的操作系统(例如windows),为了提高IO read的性能,总是要多cache一些数据,这也就是为什么FO[2][6](cached memory)比较大,而FO[2][3]比较小的原因。我们可以做一个简单的测试
  1. 释放掉被系统cache占用的数据;
echo 3>/proc/sys/vm/drop_caches 
  1. 读一个大文件,并记录时间;
  2. 关闭该文件;
  3. 重读这个大文件,并记录时间;
  第二次读应该比第一次快很多。
  free输出的第二行是从一个应用程序的角度看系统内存的使用情况。
  • 对于FO[3][2],即-buffers/cache,表示一个应用程序认为系统被用掉多少内存;
  • 对于FO[3][3],即+buffers/cache,表示一个应用程序认为系统还有多少内存;
  因为被系统cache和buffer占用的内存可以被快速回收,所以通常FO[3][3]比FO[2][3]会大很多。
  这里还用两个等式:
  • FO[3][2] = FO[2][2] - FO[2][5] - FO[2][6]
  • FO[3][3] = FO[2][3] + FO[2][5] + FO[2][6]
  free命令的所有输出值都是从/proc/meminfo中读出的。
4)  free命令的功能:显示内存的使用状态。(下面均为centos7中查看效果)
http://www.linuxatemyram.com/提到使用free命令查看Linux系统使用内存时,used一项会把当前cache的大小也会加进去,这样会造成free这一栏显示的内存特别少:
$ free -m total used free shared buff/cache available Mem: 1504 1491 13 0 855 869 Swap: 2047 6 2041
可是实际上,cache根据应用程序的需要是可以回收利用的,因此free这一栏并不能真实地表现有多少“可以使用”的内存。实际系统可用内存应该以available数据为准。
linuxatemyram所提到的free命令也许是比较老的版本,我尝试了RHEL 7.2,Ubuntu 16.04和Arch Linux这3个Linux发行版,均没有出现used包含cache的情况:
$ free -m total used free shared buff/cache available Mem: 64325 47437 3150 1860 13737 14373
另外,从man free命令中也可以得到,目前计算used的值是要减掉free和buff/cache的:
used Used memory (calculated as total – free – buffers – cache)
可以使用-w命令行选项得到buff和cache各自使用的数量:
$ free -wm total used free shared buffers cache available Mem: 64325 48287 2476 1859 1430 12131 13524
需要注意的是,free表示的是当前完全没有被程序使用的内存;而cache在有需要时,是可以被释放出来以供其它进程使用的(当然,并不是所有cache都可以释放,比如当前被用作ramfs的内存)。而available才真正表明系统目前可以提供给应用程序使用的内存。/proc/meminfo从3.14内核版本开始提供MemAvailable的值;在2.6.27~3.14版本之间,是free程序自己计算available的值;早于2.6.27版本,available的值则同free一样。
 
2. 系统中进程的监控—ps
1) 进程的定义:进程是程序的一次动态执行。
2) 守护进程的定义:守护进程是在后台运行并提供系统服务的一些进程。
3) 父进程、子进程的定义:当一个进程创建另一个进程时,第1个进程被称为新进程的父进程,而新进程被称为子进程。
4) ps命令的功能:用来显示当前进程的状态。
ps -aux 显示所有的与用户相关的完整信息
grep -v 反向匹配
ps aux |grep'firefox' |grep -v 'grep' 寻找firefox进程
3. 系统中进程的监控pstree、kill
centos7默认没有pstree,需要yum -y install psmisc
1) pstree命令的功能:以树状图显示程序。
2) pstree命令的用法举例:
例如:列出PID为4729的进程的进程状态树的命令:pstree 4729
3) kill命令的功能:把一个信号发送给一个或多个进程。默认发送终止信号。
4) 应用kill命令终止进程
例如:终止PID为3852的进程的命令:kill 3852
5) 应用kill -9命令杀死进程
例如:杀死PID为3906的进程的命令:kill -9 3906
4. pgrep命令的功能:通过名称或其他属性查找进程
例如:查找名为firefox的进程的命令为:pgrep firefox
5. pkill命令的功能:通过名称或其他属性发信号给进程
例如:杀死名为firefox的进程的命令为:pkill firefox
 
Firefox % 将Firefox调到后台运行
jobs 查看在后台运行的程序
fg %1 将程序从后台调到前台

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