linux进程管理和内存分配

1、进程相关概念
进程：正在运行中的程序
内核功用：进程管理、文件系统、网络功能、内存管理、驱动程序、安全功能等
Process：运行中的程序的一个副本，是被载入内存的一个指令集合
进程 ID（Process ID，PID）号码被用来标记各个进程
通常从执行进程的用户来继承，存在生命周期
task struct 任务结构表：Linux 内核存储进程信息的数据结构格式
task list 任务列表：多个任务的 task struct 组成的链表
进程创建：
都由其父进程创建，父好关系，CoW（写时复制，不发生改变时父子都指向同一文件；发生改变时，则复制）
init：第一个进程（centos6：init，centos7：systemd）
守护进程：随着计算机的开启、关闭而随之开启、关闭。
2、进程，线程和协程：


注：一个进程里至少有一个线程；线程之间由操作系统进行调度，包括进程中使用的资源也由操作系统进行调度；协程相当于线程中的语句块，由线程控制。
3、Page Frame：页框，用存储页面数据，存储 Page，每个进程要使用的分配空间
虚拟内存（线性内存）：进程运行的时候以为自己拥有了全部的内存空间
物理地址空间和线性地址空间：
MMU：负责转换线性和物理地址（虚拟内存和物理内存）
TLB：翻译后备缓冲器，用于保存虚拟地址和物理地址映射关系的缓存
LRU：近期最少使用算法，释放内存
4、用户空间和内核空间：


5、进程之间基本状态和转换：


创建状态：进程在创建时需要申请一个空白 PCB（进程控制块），向其中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。如果创建工作无法完成，比如资源无法满足，就无法被调度运行，把此时进程所处状态称为创建状态。
就绪状态：进程已准备好，已分配到所需资源，只要分配到 CPU 就能够立即运行。
执行状态：进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态。
阻塞状态：正在执行的进程由于某些事件（I/O 请求，申请缓存区失败）而暂时无法运行，进程受到阻塞，在满足请求时进入就绪状态等待系统调用。
终止状态：进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态，无法再执行。
状态之间转换六种情况：
运行 → 就绪：1，主要是进程占用 CPU 的时间过长，而系统分配给该进程占用 CPU 的时间是有限的；2，在采用抢先式优先级调度算法的系统中，当有更高优先级的进程要运行时，该进程就被迫让出 CPU，该进程便由执行状态转变为就绪状态。
就绪 → 运行：运行的进程的时间片用完，调度就转到就绪队列中选择合适的进程分配 CPU。
运行 → 阻塞：正在执行的进程因发生某等待事件而无法执行，则进程由执行状态变为阻塞状态如发生了 I/O 请求。
阻塞 → 就绪：进程所等待的事件已经发生，就进入就绪队列。
以下两种状态是不可能发生的：
阻塞 → 运行：即使给阻塞进程分配 CPU，也无法执行，操作系统在进行调度时，不会从阻塞队列进行挑选，而是从就绪队列中选取。
就绪 → 阻塞：就绪态根本就没有执行，谈不上进入阻塞态。
6、IPC 进程间通信：
同一主机：
pipe 管道，一个写入管道文件，一个读（单向）
socket 套接字文件，进程间交换数据（双工工作方式）
signal 信号
shm shared memory，共享内存
semaphore 信号量，一种计数器，分配资源
不同主机：
socket ip 和端口号
RPC 远程过程调用
MQ 消息队列，如：Kafka , RabbitMQ，ActiveMQ
7、进程优先级


实时进程（realtime），基于 FIFO 先进先出或 RR 轮询
非实时进程：nice 按时间片分配进程
取 139 个队列，将相同优先级的放在一个队列中，运行一个时间片后从运行队列转至过期队列。轮回运行队列和过期队列互调，再运行。


进程优先级：
系统优先级：数字越小，优先级越高0-139：各有 140 个运行队列和过期队列实时优先级：99-0 值最大优先级最高
nice 值：-20 到 19，对应系统优先级 100-139
Big 0：时间复杂度，用时和规模的关系
0(1)，O(logn)，O(n)线性，O(n^2)抛物线，O(2^n)
8、进程状态：
Linux 内核：抢占式多任务，按时间片分配任务
进程类型：
守护进程：daemon，在系统引|导过程中启动的进程，和终端无关进程
前台进程：跟终端相关，通过终端启动的进程，用户执行命令等
注意：两者可相互转化
进程状态：
运行态：running
就绪态：ready
睡眠态：
可中断：interruptable
不可中断：uninterruptable
停止态：stopped，暂停于内存，但不会被调度，除非手动启动
僵死态：zombie，结束进程，父进程结束前，子进程不关闭
9、进程工具
9.1 系统管理工具：
进程的分类：
CPU-Bound：CPU 密集型，非交互
编译安装、大量计算等
IO-Bound：IO 密集型，交互
拷贝大文件等 DMA：直接内存访问
Linux 系统状态的查看及管理工具：
pstree，ps，pidof，pgrep，top，htop，glance，pmap，vmstat，dstat，kill，pkill，job，bg，fg，nohup
Linux 系统各进程的相关信息均保存在 /proc/PID 目录下的各文件中
9.2 进程管理工具 PS 详解：


ps [OPTION]... 支持三种选项： UNIX 选项 如-A -e BSD 选项 如 a GNU 选项 如--help
选项：默认显示当前终端中的进程 a 选项包括所有终端中的进程 x 选项包括不链接终端的进程 u 选项显示进程所有者的信息（有效用户） f 选项显示进程树，相当于--forest k|--sort 属性对属性排序，属性前加-表示倒序 o 属性...选项显示定制的信息 pid、cmd、%cpu、%mem L 显示支持的属性列





ps axo pid,%cpu,%mem,tty k %cpu -C cmdlist 指定命令，多个命令用，分隔，ps -C dd -L 显示线程 -e 显示所有进程，相当于-A -f 显示完整格式程序信息 -F 显示更完整格式的进程信息 -H 以进程层级格式显示进程相关信息 -u userlist 指定有效的用户 ID 或名称 -U userlist 指定真正的用户 ID 或名称 -g gid 或 groupname 指定有效的 gid 或组名称 -G gid 或 groupname 指定真正的 gid 或组名称 -p pid 显示指 pid 的进程 --ppid pid 显示属于 pid 的子进程 -M 显示 SELinux 信息，相当于 Z




PS 输出属性： VSZ：Virtual memory SiZe，虚拟内存集，线性内存 RSS：ReSident Size，常驻内存集 STAT：进程状态 R：running S：interruptable sleeping，可中断的休眠 D：uninterruptable sleeping，不可中断的休眠 T：stopped，停止态 Z：zombie，僵尸态 +：前台进程 |：多线程进程 L：内存分页并带锁 N：低优先级进程  /data/m.txt # 重定向找回文件

查看所有网络连接：
lsof -i -n
lsof -i@127.0.0.1
通过参数 -i 查看网络连接的情况，包括连接的ip、端口等以及一些服务的连接情况，例如：sshd等。也可以通过指定 ip 查看该 ip 的网络连接情况。
查看端口连接情况：
lsof -i :80 -n
通过参数 -i:端口 可以查看端口的占用情况，-i参数还有查看协议，ip的连接情况等
查看指定进程打开的网络连接：
lsof -i -n -a -p 9527
参数-i、-a、-p等，-i查看网络连接情况，-a查看存在的进程，-p指定进程
查看指定状态的网络连接：
lsof -n -P -i TCP -s TCP:ESTABLISHED
-n:no host names，-P:no port names，-i TCP指定协议，-s指定协议状态通过多个参数可以清晰的查看网络连接情况、协议连接情况等


15、进程管理工具
kill 命令：向进程发送控制信号，以实现对进程管理每个信号对应一个数字，信号名称以 SIG 开头（可省略），不区分大小写


显示当前系统可用信号：kill-I 或者 trap -l 常用信号: man 7 signal 0) 信号检查某个进程是否正常 1) SIGHUP 无须关闭进程而让其重读配置文件 2) SIGINT 中止正在运行的进程，相当于 Ctrl+C 3) SIGQUIT 相当于 ctrl+\ 9) SIGKILL 强制杀死正在运行的进程 15) SIGTERM 终止正在运行的进程，默认 18) SIGCONT 继续运行 19) SIGSTOP 后台休眠 指定信号的方法： (1)信号的数字标识：1，2，9 (2)信号完整名称：SIGHUP (3)信号的简写名称: HUP
示例： 先 ps aux 查到该进程 ID，kill -1 [进程 ID]，发信号 kill -2 `pidof bc` # 中止 bc 程序 按 PID：kill [-SIGNAL] pid ... kill -n SIGNAL pid kill -S SIGNAL pid 按名称：killall [-SIGNAL] comm... # 例：killall httpd 按模式：pkill [options] pattern # 支持正则 -SIGNAL -u uid：effective user，生效者 -U uid：realuser，真正发起运行命令者 -t terminal：与指定终端相关的进程 -l：显示进程名（pgrep 可用） -a：显示完整格式的进程名（pgrep 可用） -P pid：显示指定进程的子进程


16、作业管理
Linux 的作业控制：
前台作业：通过终端启动，且启动后一直占据终端
后台作业：可通过终端启动，但启动后即转入后台运行（释放终端）
让作业运行于后台：
(1)运行中的作业：Ctrl+z，停止状态
(2)尚未启动的作业：COMMAND &
后台作业虽然被送往后台运行，但其依然与终端相关；退出终端，将关闭后台作业。如果希望送往后台后，剥离与终端的关系：
nohup COMMAND &> /dev/null & screen ; COMMAND
查看当前终端所有作业: jobs
作业控制：
fg [[%]JOB_NUM]：把指定的后台作业调回前台 bg [[%]JOB_ NUM]：让送往后台的作业在后台继续运行 kill [%JOB_ NUM]：终止指定的作业 killall -19 ping # 19 信号将后台变为后台休眠状态 killall -18 ping # 18 信号将后台休眠变为后台执行
并行运行：同时运行多个进程，提高效率


方法 1： vi all.sh f1.sh& f2.sh& f3.sh&
方法 2： (f1.sh&);(f2.sh&);(f3.sh&)
方法 3： { f1.sh& f2.sh& f3.sh& } { ping 127.1& ping 127.2& ping 127.3& }


原文：http://www.cnblogs.com/zyybky/p/12819564.html
作者：我听过