進程

通常，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)都支持多任務(wù)，意味著操作系統(tǒng)（給用戶）造成了一種假象，(讓用戶覺得) 它同時能夠做多件事情，事實上，它是快速地輪換執(zhí)行這些任務(wù)的。Linux 內(nèi)核通過使用進程，來 管理多任務(wù)。通過進程，Linux 安排不同的程序等待使用 CPU。

有時候，計算機變得呆滯，運行緩慢，或者一個應(yīng)用程序停止響應(yīng)。在這一章中，我們將看一些 可用的命令行工具，這些工具幫助我們查看程序的執(zhí)行狀態(tài)，以及怎樣終止行為不當?shù)倪M程。

這一章將介紹以下命令：

• ps – 報告當前進程快照

• top – 顯示任務(wù)

• jobs – 列出活躍的任務(wù)

• bg – 把一個任務(wù)放到后臺執(zhí)行

• fg – 把一個任務(wù)放到前臺執(zhí)行

• kill – 給一個進程發(fā)送信號

• killall – 殺死指定名字的進程

• shutdown – 關(guān)機或重啟系統(tǒng)

進程是怎樣工作的

當系統(tǒng)啟動的時候，內(nèi)核先把一些它自己的程序初始化為進程，然后運行一個叫做 init 的程序。init， 依次地，再運行一系列的稱為 init 腳本的 shell 腳本（位于/etc），它們可以啟動所有的系統(tǒng)服務(wù)。 其中許多系統(tǒng)服務(wù)以守護（daemon）程序的形式實現(xiàn)，守護程序僅在后臺運行，沒有任何用戶接口。 這樣，即使我們沒有登錄系統(tǒng)，至少系統(tǒng)也在忙于執(zhí)行一些例行事務(wù)。

一個程序可以發(fā)動另一個程序，這個事實在進程方案中，表述為一個父進程創(chuàng)建了一個子進程。

內(nèi)核維護每個進程的信息，以此來保持事情有序。例如，系統(tǒng)分配給每個進程一個數(shù)字，這個數(shù)字叫做 進程 ID 或 PID。PID 號按升序分配，init 進程的 PID 總是1。內(nèi)核也對分配給每個進程的內(nèi)存進行跟蹤。 像文件一樣，進程也有所有者和用戶 ID，有效用戶 ID，等等。

查看進程

查看進程，最常使用地命令（有幾個命令）是 ps。ps 程序有許多選項，它最簡單地使用形式是這樣的：

[me@linuxbox ~]$ ps
PID TTY           TIME CMD
5198 pts/1    00:00:00 bash
10129 pts/1   00:00:00 ps

上例中，列出了兩個進程，進程 5198 和進程 10129，各自代表命令 bash 和 ps。正如我們所看到的， 默認情況下，ps 不會顯示很多進程信息，只是列出與當前終端會話相關(guān)的進程。為了得到更多信息， 我們需要加上一些選項，但是在這樣做之前，我們先看一下 ps 命令運行結(jié)果的其它字段。 TTY 是 "Teletype" 的簡寫，是指進程的控制終端。這里，Unix 展示它的年齡。TIME 字段表示 進程所消耗的 CPU 時間數(shù)量。正如我們所看到的，這兩個進程使計算機工作起來很輕松。

如果給 ps 命令加上選項，我們可以得到更多關(guān)于系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息：

[me@linuxbox ~]$ 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 --

and many more...

加上 "x" 選項（注意沒有開頭的 "-" 字符），告訴 ps 命令，展示所有進程，不管它們由什么 終端（如果有的話）控制。在 TTY 一欄中出現(xiàn)的 "?" ，表示沒有控制終端。使用這個 "x" 選項，可以 看到我們所擁有的每個進程的信息。

因為系統(tǒng)中正運行著許多進程，所以 ps 命令的輸出結(jié)果很長。這經(jīng)常很有幫助，要是把 ps 的輸出結(jié)果 管道到 less 命令，借助 less 工具，更容易瀏覽。一些選項組合也會產(chǎn)生很長的輸出結(jié)果，所以最大化 終端仿真器窗口，也是一個好主意。

輸出結(jié)果中，新添加了一欄，標題為 STAT 。STAT 是 "state" 的簡寫，它揭示了進程當前狀態(tài)：

進程狀態(tài)信息之后，可能還跟隨其他的字符。這表示各種外來進程的特性。詳細信息請看 ps 手冊頁。

另一個流行的選項組合是 "aux"（不帶開頭的"-"字符）。這會給我們更多信息：

[me@linuxbox ~]$ 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]

and many more...

這個選項組合，能夠顯示屬于每個用戶的進程信息。使用這個選項，可以喚醒 “BSD 風格” 的輸出結(jié)果。 Linux 版本的 ps 命令，可以模擬幾個不同 Unix 版本中的 ps 程序的行為。通過這些選項，我們得到 這些額外的列。

用 top 命令動態(tài)查看進程

雖然 ps 命令能夠展示許多計算機運行狀態(tài)的信息，但是它只是提供，ps 命令執(zhí)行時刻的機器狀態(tài)快照。 為了看到更多動態(tài)的信息，我們使用 top 命令：

[me@linuxbox ~]$ top

top 程序連續(xù)顯示系統(tǒng)進程更新的信息（默認情況下，每三分鐘更新一次），"top"這個名字 來源于這個事實，top 程序是用來查看系統(tǒng)中“頂端”進程的。top 顯示結(jié)果由兩部分組成： 最上面是系統(tǒng)概要，下面是進程列表，以 CPU 的使用率排序。

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,  114676k cach

 PID  USER       PR   NI   VIRT   RES   SHR  S %CPU  %MEM   TIME+    COMMAND
6244  me         39   19  31752  3124  2188  S  6.3   1.0   16:24.42 trackerd
....

其中系統(tǒng)概要包含許多有用信息。下表是對系統(tǒng)概要的說明：

top 程序接受一系列從鍵盤輸入的命令。兩個最有趣的命令是 h 和 q。h，顯示程序的幫助屏幕，q， 退出 top 程序。

兩個主要的桌面環(huán)境都提供了圖形化應(yīng)用程序，來顯示與 top 程序相似的信息 （和 Windows 中的任務(wù)管理器差別不多），但是我覺得 top 程序要好于圖形化的版本， 因為它運行速度快，并且消費很少的系統(tǒng)資源。畢竟，我們的系統(tǒng)監(jiān)測程序不能成為 系統(tǒng)怠工的源泉，而這是我們試圖追蹤的信息。

控制進程

現(xiàn)在我們可以看到和監(jiān)測進程，然后得到一些對它們的控制權(quán)。為了我們的實驗，我們將使用 一個叫做 xlogo 的小程序，作為我們的實驗品。這個 xlogo 程序是 X 窗口系統(tǒng) （底層引擎使圖形界面顯示在屏幕上）提供的實例程序，這個實例簡單地顯示一個大小可調(diào)的 包含 X 標志的窗口。首先，我們需要知道測試的主題：

[me@linuxbox ~]$ xlogo

命令執(zhí)行之后，一個包含 X 標志的小窗口應(yīng)該出現(xiàn)在屏幕的某個位置上。在一些系統(tǒng)中，xlogo 命令 會打印一條警告信息，但是不用理會它。

小貼士：如果你的系統(tǒng)不包含 xlogo 程序，試著用 gedit 或者 kwrite 來代替。

通過調(diào)整它的窗口大小，我們能夠證明 xlogo 程序正在運行。如果這個標志以新的尺寸被重畫， 則這個程序正在運行。

注意，為什么我們的 shell 提示符還沒有返回？這是因為 shell 正在等待這個程序結(jié)束， 就像到目前為止我們用過的其它所有程序一樣。如果我們關(guān)閉 xlogo 窗口，shell 提示符就返回了。

中斷一個進程

我們再運行 xlogo 程序一次，觀察一下發(fā)生了什么事。首先，執(zhí)行 xlogo 命令，并且 證實這個程序正在運行。下一步，回到終端窗口，按下 Ctrl-c。

[me@linuxbox ~]$ xlogo
[me@linuxbox ~]$

在一個終端中，輸入 Ctrl-c，中斷一個程序。這意味著，我們禮貌地要求終止這個程序。 輸入 Ctrl-c 之后，xlogo 窗口關(guān)閉，shell 提示符返回。

通過這個技巧，許多（但不是全部）命令行程序可以被中斷。

把一個進程放置到后臺(執(zhí)行)

比方說，我們想讓 shell 提示符返回，卻沒有終止 xlogo 程序。為達到這個目的，我們把 這個程序放到后臺執(zhí)行。把終端看作是一個有前臺（表層放置可見的事物，像 shell 提示符） 和后臺（表層之下放置隱藏的事物）（的設(shè)備）。啟動一個程序，讓它立即在后臺 運行，我們在程序命令之后，加上"&"字符：

[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[1] 28236
[me@linuxbox ~]$

執(zhí)行命令之后，這個 xlogo 窗口出現(xiàn)，并且 shell 提示符返回，同時打印一些有趣的數(shù)字。 這條信息是 shell 特性的一部分，叫做工作控制。通過這條信息，shell 告訴我們，已經(jīng)啟動了 工作號為1（“［1］”），PID 為28236的程序。如果我們運行 ps 命令，可以看到我們的進程：

[me@linuxbox ~]$ 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

工作控制，這個 shell 功能可以列出從終端中啟動的任務(wù)。執(zhí)行 jobs 命令，我們可以看到這個輸出列表：

[me@linuxbox ~]$ jobs
[1]+ Running            xlogo &

結(jié)果顯示我們有一個任務(wù)，編號為“1”，它正在運行，并且這個任務(wù)的命令是 xlogo ＆。

進程返回到前臺

一個在后臺運行的進程對一切來自鍵盤的輸入都免疫，也不能用 Ctrl-c 來中斷它。使用 fg 命令，讓一個進程返回前臺執(zhí)行：

[me@linuxbox ~]$ jobs
[1]+ Running        xlogo &
[me@linuxbox ~]$ fg %1
xlogo

fg 命令之后，跟隨著一個百分號和工作序號（叫做 jobspec）。如果我們只有一個后臺任務(wù)，那么 jobspec 是可有可無的。輸入 Ctrl-c 來終止 xlogo 程序。

停止一個進程

有時候，我們想要停止一個進程，而沒有終止它。這樣會把一個前臺進程移到后臺等待。 輸入 Ctrl-z，可以停止一個前臺進程。讓我們試一下。在命令提示符下，執(zhí)行 xlogo 命令， 然后輸入 Ctrl-z:

[me@linuxbox ~]$ xlogo
[1]+ Stopped                 xlogo
[me@linuxbox ~]$

停止 xlogo 程序之后，通過調(diào)整 xlogo 的窗口大小，我們可以證實這個程序已經(jīng)停止了。 它看起來像死掉了一樣。使用 fg 命令，可以恢復程序到前臺運行，或者用 bg 命令把程序移到后臺。

[me@linuxbox ~]$ bg %1
[1]+ xlogo &
[me@linuxbox ~]$

和 fg 命令一樣，如果只有一個任務(wù)的話，jobspec 參數(shù)是可選的。

因為把一個進程從前臺移到后臺很方便，如果我們從命令行啟動一個圖形界面的程序，但是 忘記把它放到后臺執(zhí)行，即沒有在命令后加上字符"＆"，（也不用擔心）。

為什么要從命令行啟動一個圖形界面程序呢？有兩個原因。第一個，你想要啟動的程序，可能 沒有在窗口管理器的菜單中列出來（比方說 xlogo）。第二個，從命令行啟動一個程序， 你能夠看到一些錯誤信息，如果從窗口系統(tǒng)中運行程序的話，這些信息是不可見的。有時候， 一個程序不能從圖形界面菜單中啟動。這時候，應(yīng)該從命令行中啟動它。我們可能會看到 錯誤信息，這些信息揭示了問題所在。一些圖形界面程序還有許多有意思并且有用的命令行選項。

Signals

kill 命令被用來“殺死”程序。這樣我們就可以終止需要殺死的程序。這里有一個實例：

[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[1] 28401
[me@linuxbox ~]$ kill 28401
[1]+ Terminated               xlogo

首先，我們在后臺啟動 xlogo 程序。shell 打印出 jobspec 和這個后臺進程的 PID。下一步，我們使用 kill 命令，并且指定我們想要終止的進程 PID。也可以用 jobspec（例如，“％1”）來代替 PID。

雖然這個命令很直接了當，但不僅僅這些。這個 kill 命令不是確切地“殺死”程序，而是給程序 發(fā)送信號。信號是操作系統(tǒng)與程序之間進行通信，所采用的幾種方式中的一種。我們已經(jīng)看到 信號，在使用 Ctrl-c 和 Ctrl-z 的過程中。當終端接受了其中一個按鍵組合后，它會給在前端運行 的程序發(fā)送一個信號。在使用 Ctrl-c 的情況下，會發(fā)送一個叫做 INT（中斷）的信號；當使用 Ctrl-z 時，則發(fā)送一個叫做 TSTP（終端停止）的信號。程序，反過來，傾聽信號的到來，當程序 接到信號之后，則做出響應(yīng)。一個程序能夠傾聽和響應(yīng)信號，這個事實允許一個程序做些事情， 比如，當程序接到一個終止信號時，它可以保存所做的工作。

通過 kill 命令給進程發(fā)送信號

kill 命令被用來給程序發(fā)送信號。它最常見的語法形式看起來像這樣：

kill [-signal] PID...

如果在命令行中沒有指定信號，那么默認情況下，發(fā)送 TERM（終止）信號。kill 命令被經(jīng)常 用來發(fā)送以下命令：

讓我們實驗一下 kill 命令：

[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[1] 13546
[me@linuxbox ~]$ kill -1 13546
[1]+ Hangup         xlogo

在這個例子里，我們在后臺啟動 xlogo 程序，然后通過 kill 命令，發(fā)送給它一個 HUP 信號。 這個 xlogo 程序終止運行，并且 shell 指示這個后臺進程已經(jīng)接受了一個掛起信號。在看到這條 信息之前，你可能需要多按幾次 enter 鍵。注意，既可以用號碼，也可以用名字，不過要在名字前面 加上字母“SIG”，來指定所要發(fā)送的信號。

[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[1] 13546
[me@linuxbox ~]$ kill -1 13546
[1]+ Hangup                    xlogo

重復上面的例子，試著使用其它的信號。記住，你也可以用 jobspecs 來代替 PID。

進程，和文件一樣，擁有所有者，所以為了能夠通過 kill 命令來給進程發(fā)送信號， 你必須是進程的所有者（或者是超級用戶）。

除了上表列出的 kill 命令最常使用的信號之外，還有一些系統(tǒng)頻繁使用的信號。以下是其它一些常用 信號列表：

為了滿足讀者的好奇心，通過下面的命令可以得到一個完整的信號列表：

[me@linuxbox ~]$ kill -l

通過 killall 命令給多個進程發(fā)送信號

也有可能通過 killall 命令，給匹配特定程序或用戶名的多個進程發(fā)送信號。下面是 killall 命令的語法形式：

killall [-u user] [-signal] name...

為了說明情況，我們將啟動一對 xlogo 程序的實例，然后再終止它們：

[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[1] 18801
[me@linuxbox ~]$ xlogo &
[2] 18802
[me@linuxbox ~]$ killall xlogo
[1]- Terminated                xlogo
[2]+ Terminated                xlogo

記住，和 kill 命令一樣，你必須擁有超級用戶權(quán)限才能給不屬于你的進程發(fā)送信號。

更多和進程相關(guān)的命令

因為監(jiān)測進程是一個很重要的系統(tǒng)管理任務(wù)，所以有許多命令與它相關(guān)。玩玩下面幾個命令：