进程管理
现代操作系统通常是多任务的，这意味着它们通过快速切换执行程序来创造同时做多件事的假象。Linux内核通过进程来管理这种机制。进程是Linux组织等待CPU轮转的不同程序的方式。 有时候，电脑会变得缓慢或者某个应用程序停止响应。在这一部分中，我们将学习命令行中可用的工具，让我们能够检查程序在做什么，以及如何终止行为异常的进程。
理解进程的工作原理
进程的诞生
当系统启动时，内核会启动一些自己的活动作为进程，并启动一个叫做init的程序。init反过来运行一系列shell脚本（位于/etc中），这些脚本叫做init脚本，它们启动所有系统服务。
这些服务中的许多都是作为守护进程程序实现的，这些程序只是坐在后台做它们的事情，而没有任何用户界面。所以即使我们没有登录，系统至少也在忙着执行例行的东西。
一个程序可以启动其他程序的事实，在进程方案中表达为父进程产生子进程。
进程的组织结构
内核维护关于每个进程的信息以帮助保持组织有序。例如，每个进程都被分配一个叫做进程ID或PID的号码。PID按升序分配，init总是获得PID 1。
内核还跟踪分配给每个进程的内存，以及进程恢复执行的准备状态。像文件一样，进程也有所有者和用户ID、有效用户ID等。
重要概念：每个进程都有一个唯一的PID，并且进程之间存在着父子关系。这种关系帮助我们理解系统是如何组织的，以及如何有效地管理进程。
查看进程：ps命令
基本进程查看
最常用的查看进程的命令（有几个）是ps。ps程序有很多选项，但在最简单的形式中，它这样使用：
|$ ps PID TTY TIME CMD 5198 pts/1 00:00:00 bash 10129 pts/1 00:00:00 ps
这个例子中的结果列出了两个进程，进程5198和进程10129，分别是bash和ps。正如我们所看到的，默认情况下，ps不会显示太多信息，只是显示与当前终端会话相关的进程。
要看到更多信息，我们需要添加一些选项，但在我们这样做之前，让我们看看ps产生的其他字段。
TTY是“Teletype”的缩写，指的是进程的控制终端。Unix在这里显示了它的年龄。TIME字段是进程消耗的CPU时间量。正如我们所看到的，两个进程都没有让计算机工作得很辛苦。
查看所有进程
通过添加一个特定的选项，我们能够更全面地了解系统当前的运行状况和进程活动。这就像是给我们提供了一幅更完整的画面，让我们可以看到所有正在进行的进程，而不仅仅是与当前终端相关的那些。
|$ 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 -- 15647 ? Ss 0:00 /bin/sh /usr/bin/startkde 15751 ? Ss 0:00 /usr/bin/ssh-agent /usr/bin/dbus-launch -- 15754 ? S 0:00 /usr/bin/dbus-launch --exit-with-session
添加“x”选项（注意前面没有破折号）告诉ps显示我们所有的进程，不管它们由什么终端控制。TTY列中“?”的存在表示没有控制终端。使用这个选项，我们看到我们拥有的每个进程的列表。
由于系统运行很多进程，ps产生一个很长的列表。通常将ps的输出通过管道传递给less以便更容易查看是有帮助的。一些选项组合也产生很长的输出行，所以最大化终端模拟器窗口可能也是一个好主意。
我能能够观察到上面的输出中添加了一个名为STAT的新列。STAT是“state”的缩写，揭示了进程的当前状态：
BSD风格的ps命令
在使用ps命令时，另一个常用且非常有用的选项组合是“aux”（注意，这里不需要在选项前加破折号）。这个选项组合能够为我们提供更为详尽的信息。
通过使用“aux”选项，我们不仅可以看到所有用户的进程，还能获取到每个进程的资源使用情况，比如CPU和内存的占用率。
|$ 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< Mar05 0:00 [kt] root 3 0.0 0.0 0 0
这组选项显示属于每个用户的进程。使用没有前导破折号的选项会调用具有“BSD风格”行为的命令。Linux版本的ps可以模拟在几个不同Unix实现中找到的ps程序的行为。
使用这些选项，我们得到这些额外的列：
动态查看进程：top命令
实时进程监控
虽然ps命令可以揭示很多关于机器在做什么的信息，但它只提供了ps命令执行时刻机器状态的快照。要看到机器活动的更动态视图，我们需要使用top命令：
|$ top
top程序是一个非常有用的工具，它能够实时地显示系统中所有进程的动态信息。默认情况下，top每隔3秒就会刷新一次显示内容，让我们可以看到进程的最新状态。
这个程序的名字“top”来源于它能够展示系统中“最重要”或“最活跃”的进程。通过top，我们可以按进程的活动程度来排序，轻松识别出哪些进程正在消耗最多的系统资源。
这对于系统管理员来说是一个非常重要的功能，因为它可以帮助我们快速定位和解决性能问题。
top显示由两部分组成：显示顶部的系统摘要，后面是按CPU活动排序的进程表：
|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,
系统摘要中包含了许多有用的信息。让我们逐一详细解释这些内容：
top的键盘命令
top程序是一个非常灵活的工具，它可以通过多种键盘命令进行操作。我们可以通过按下h键来打开帮助屏幕，这个屏幕详细列出了所有可用的命令和它们的功能，帮助我们更好地理解和使用top。
如果我们想要退出top程序，只需按下q键即可。这两个命令是最常用的，因为它们分别提供了程序的使用指南和退出的快捷方式。
控制进程
进程控制基础
现在我们可以查看和监控进程了，让我们获得一些对它们的控制。对于我们的实验，我们将使用一个叫做xlogo的小程序作为我们的实验对象。
xlogo程序是X Window System（使我们的显示器上的图形运行的底层引擎）提供的示例程序，它只是显示一个包含X标志的可调整大小的窗口。
首先，让我们了解我们的测试对象：
|$ xlogo
输入命令后，一个包含标志的小窗口应该出现在屏幕的某个地方。在某些系统上，xlogo可能会打印警告消息，但可以安全地忽略。
如果你的系统不包含xlogo程序，尝试使用gedit或kwrite代替。
中断进程
让我们观察当我们再次运行xlogo时会发生什么。首先，输入xlogo命令并验证程序正在运行。接下来，返回到终端窗口并按Ctrl-c。
|$ xlogo $
在终端中，当我们按下Ctrl-c组合键时，这个动作会发送一个中断信号给正在运行的程序。可以把它想象成我们在轻轻地拍打程序的肩膀，礼貌地请求它停止工作。
这个信号通常会导致程序优雅地终止其运行过程。具体来说，当我们按下Ctrl-c后，xlogo窗口会立即关闭，随后我们会看到shell的提示符重新出现在终端中，表示我们可以继续输入新的命令。
需要注意的是，并不是所有的命令行程序都能通过这种方式被中断，但大多数情况下，这种方法是有效的。
将进程放到后台
假设我们想要在不终止xlogo程序的情况下让shell提示符返回。我们将通过将程序放在后台来做到这一点。把终端想象成有前台（表面上有可见的东西，比如shell提示符）和后台（表面后面有隐藏的东西）。
要启动一个程序，使其立即放在后台，我们在命令后面加上一个“&”字符：
|$ xlogo & [1] 28236 $
输入命令后，xlogo窗口出现，shell提示符返回，但也打印了一些有趣的数字。这个消息是shell功能的一部分，叫做作业控制。
通过这个消息，shell告诉我们我们已经启动了作业号1（“[1]”），它有PID 28236。如果我们运行ps，我们可以看到我们的进程：
|$ 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
作业控制命令
在Linux的shell中，我们有一个非常有用的功能，叫做作业控制。这个功能不仅允许我们在前台和后台之间切换进程，还提供了一种查看从当前终端启动的所有作业的方式。
通过使用jobs命令，我们可以清晰地看到这些作业的列表。这个命令会列出每个作业的状态，比如正在运行还是已停止，以及它们的作业编号和命令名称。
|$ jobs [1]+ Running xlogo &
结果显示我们有一个作业，编号为“1”，它正在运行，命令是xlogo &。
将进程返回到前台
当一个进程被放置在后台运行时，它就像是戴上了耳塞，对来自键盘的输入充耳不闻。这意味着即使我们尝试使用Ctrl-c这样的组合键来中断它，后台进程也不会受到影响。
要让这个“耳塞”失效，并将进程重新带回到前台，我们需要使用一个名为fg的命令。这个命令的作用就像是把后台进程从幕后拉到台前，让它重新开始接收来自键盘的输入。具体操作如下：
|$ jobs [1]+ Running xlogo & $ fg %1 xlogo
fg命令后面跟着百分号和作业号（叫做jobspec）就能做到。如果我们只有一个后台作业，jobspec是可选的。要终止xlogo，按Ctrl-c。
停止（暂停）进程
有时候，我们可能会遇到这样的情况：我们希望暂时停止一个正在运行的进程，但并不想完全终止它。这种操作通常是为了将一个正在前台运行的进程转移到后台，以便我们可以继续在终端中执行其他命令。
要实现这一点，我们可以使用一个非常方便的快捷键组合：Ctrl-z。这个组合键的作用就像是按下了一个暂停按钮，让前台进程暂时停下来。
接下来，我们来实际操作一下：在命令提示符下输入xlogo，按下Enter键启动程序，然后再按下Ctrl-z，看看会发生什么：
|$ xlogo [1]+ Stopped xlogo $
停止xlogo后，我们可以通过尝试调整xlogo窗口的大小来验证程序已经停止。我们会看到它看起来完全死了。我们可以使用fg命令将程序恢复到前台，或者使用bg命令将程序移动到后台：
|$ bg %1 [1]+ xlogo & $
就像我们使用fg命令时，如果只有一个作业，jobspec（作业规范）是可以省略的。现在，让我们来聊聊为什么我们会选择从命令行启动图形程序。
首先，有时候你想运行的程序可能并没有出现在窗口管理器的菜单中，比如说xlogo。这就像你想看一本书，但书架上找不到它，于是你决定去书店直接找。
其次，从命令行启动程序还有一个好处，那就是你可以看到一些在图形界面启动时看不到的错误信息。想象一下，你在家里用遥控器开电视，但电视没反应，你不知道是电视坏了还是遥控器没电。 如果你直接按电视上的开关，可能就会看到一个提示告诉你问题出在哪里。同样地，从命令行启动程序时，如果程序启动失败，我们可能会看到一个错误信息，帮助我们找出问题所在。
此外，一些图形程序还提供了许多有趣且实用的命令行选项。这就像你去餐厅点菜，菜单上有很多隐藏的“秘密菜单”，只有你知道怎么点才能享受到特别的美味。
信号：与进程通信
使用kill发送信号
kill命令用于向程序发送信号。它的最常见语法看起来像这样：
|kill [-signal] PID...
如果命令行上没有指定信号，那么默认发送TERM（终止）信号。kill命令最常用于发送以下信号：
信号使用示例
让我们试试kill命令：
|$ xlogo & [1] 13546 $ kill -1 13546 [1]+ Hangup xlogo
在这个例子中，我们在后台启动xlogo程序，然后用kill向它发送HUP信号。xlogo程序终止，shell指示后台进程已接收到挂断信号。
在看到消息之前，我们可能需要按几次Enter键。注意信号可以通过数字或名称指定，包括前缀为字母“SIG”的名称：
|$ xlogo & [1] 13601 $ kill -INT 13601 [1]+ Interrupt xlogo $ xlogo & [1] 13608 $ kill -SIGINT 13608 [1]+ Interrupt xlogo
就像我们在计算机中创建的文件有一个明确的所有者一样，进程也有它的“主人”。这个主人通常是启动进程的用户。
想象一下，进程就像是一个小助手，只有它的主人才能命令它做事情，比如终止它的工作。为了使用kill命令向进程发送信号，你必须是这个进程的所有者，或者拥有超级用户的权限。
超级用户就像是系统中的管理员，拥有对所有进程的控制权。因此，只有在你是进程的主人或者拥有超级用户权限时，才能成功地使用kill命令来管理进程。
其他常见信号
除了上面最常用于kill的信号列表外，还有其他经常被系统使用的信号。以下是其他常见信号的列表：
对于好奇的人来说，可以用以下命令看到信号的完整列表：
|$ kill -l
使用killall向多个进程发送信号
我们还可以使用killall命令来向多个进程发送信号。这个命令的强大之处在于，它允许我们通过指定程序名称或用户名来匹配多个进程。
想象一下，如果我们有很多个相同的程序在运行，而我们希望一次性终止它们，killall命令就像是一个魔法棒，可以帮助我们轻松实现这一目标。它的基本语法如下：
|killall [-u user] [-signal] name...
为了演示，我们将启动几个xlogo程序的实例，然后终止它们：
|$ xlogo & [1] 18801 $ xlogo & [2] 18802 $ killall xlogo [1]- Terminated xlogo [2]+ Terminated xlogo
与kill一样，您必须有超级用户权限才能向不属于您的进程发送信号。
更多进程相关命令
进程监控工具
由于监控进程是重要的系统管理任务，有很多命令用于此。以下是一些可以尝试的命令：
高级进程管理
|# 查看进程树 $ pstree # 查看系统资源使用 $ vmstat 5 # 查看特定用户的进程 $ ps -u username # 查看进程的详细信息 $ ps -ef # 按CPU使用率排序 $ ps aux --sort=-%cpu # 按内存使用率排序 $ ps aux --sort=-%mem
下面是一些常用进程管理模式
|# 查找占用CPU最多的进程 $ ps aux --sort=-%cpu | head -10 # 查找占用内存最多的进程 $ ps aux --sort=-%mem | head -10 # 查找特定进程 $ pgrep process_name # 优雅地终止进程 $ kill -TERM PID # 强制终止进程 $ kill -KILL PID # 暂停和恢复进程 $ kill -STOP PID $
在现代计算机系统中，管理多个进程是很常见的事情。Linux系统为此提供了很多好用的工具。因为Linux是全球使用最广泛的服务器操作系统，所以这点很重要。 与其他一些系统不同，Linux主要依靠命令行工具来管理进程。虽然Linux也有图形界面的工具，但命令行工具因为速度快、占用资源少而更受欢迎。 图形界面的工具看起来可能很炫酷，但它们往往会消耗更多的系统资源，这有点得不偿失。