Linux 作业和进程

冷不防 2022-10-01 15:55 199阅读 0赞

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# 一、处理信号 #

Linux利用信号与运行在系统中的进程进行通信，进程的信号就是预定义好的一个消息，进程能识别它并决定是忽略还是做出反应。进程如何处理信号是由开发人员通过编程来决定的，大多数编写完善的程序都能接收和处理标准Unix进程信号。Linux进程信号如下：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>信号</th> 
   <th>名称</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </tbody> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>SIGHUP</td> 
   <td>挂起进程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>2</td> 
   <td>SIGINT</td> 
   <td>终止进程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>3</td> 
   <td>SIGQUIT</td> 
   <td>停止进程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>9</td> 
   <td>SIGKILL</td> 
   <td>无条件终止进程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>15</td> 
   <td>SIGTERM</td> 
   <td>尽可能终止进程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>17</td> 
   <td>SIGSTOP</td> 
   <td>无条件停止进程，但不是终止进程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>18</td> 
   <td>SIGTSTP</td> 
   <td>停止或暂停进程，但不终止进程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>19</td> 
   <td>SIGCONT</td> 
   <td>继续运行停止的进程</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

~  
**进程和作业的区别：**

*  **区别**：进程是一个程序在一个数据集上的一次执行，而作业是用户提交给系统的一个任务。
 *  **关系**：一个作业通常包括几个进程，几个进程共同完成一个任务，即作业。
 *  用户提交作业以后，当作业被调度，系统会为作业创建进程，一个进程无法完成时，系统会为这个进程创建子进程。

## 1. 生成信号 ##

bash shell允许用键盘上的组合键生成两种基本的Linux信号，在需要停止或暂停失控程序时非常方便。  
***1. 中断进程***  
CTRL+C组合键会生成SIGINT信号，并将其发送给当前shell中运行的所有进程。

![SIGINT][]

如图，执行sleep过程中，使用CTRL+C可以中断此sleep命令。

***2. 暂停进程***  
你可以在程序运行期间暂停进程，而无需终止它。CTRL+Z会生成一个SIGTSTP信号，停止shell中运行的任何进程。停止和终止进程不同：停止进程会让程序继续保留在内存中，并能从上次暂停的位置继续运行。

![sintstp][]

同理，我们使用CTRL+Z时，可以发现此进程是暂停了，使用kill命令发送SIGKILL信号可以将其终止。

# 二、后台模式运行脚本 #

以后台模式运行脚本或命令非常简单，只需要在命令后加一个&符号就可以了。如下示例：

![shell bg][]

加上了&符号的sleep命令后，显示的第一行为作业号和PID，Linux系统中每个进程都有唯一的PID。此时用jobs命令查看，会发现它正在running状态。当其运行完以后运行jobs可以发现：

root@ubuntu:~# jobs
    [1]-  Done                    sleep 100
    [2]+  Done                    sleep 200

*  1
 *  2
 *  3

如果想在终端退出后作业仍以后台模式运行到结束，即使退出了终端会话，这可以用nohup命令来实现。nohup命令会将所有消息重定向到名为nohup.oout文件中，而不是显示在终端中。

***jobs命令输出中的+和-***  
上面我们运行了两个job，通过jobs命令输出是可以看到后面有加号和减号，这是什么意思呢？带加号的作业会被当做默认作业，当我们不指定作业号时，该作业被当做作业命令的操作对象。而带减号的是下一个默认作业。如下图示例，使用bg将命令切换到后台。我们也可以使用`bg 作业号`来指定作业号将其放入后台，使用`fg 作业号`将其放入前台模式运行。

![bg][]

> 当命令处于stopped状态时可以通过bg或fg使其运行起来。

# 三、定时运行作业 #

Linux中提供了at命令和cron表来设置在某个预设的时间运行脚本。

## 1. 用at命令来计划执行作业 ##

at命令的基本格式为：`at [-f filename] time`，使用-f参数来指定用于读取命令的文件名。time指定了合适运行该作业，在指定time上面，支持的时间格式很多：  
\- 标准的小时和分钟格式，如18:34  
\- AM/PM指示符，指定上午下午  
\- 标准日期格式，如MMDDYY、DD.MM.YY等  
\- 时间增量，如now+25min等等

例如我们要在三分钟后执行一个脚本，就可以用：`at -f test1.sh now +3 min` 来执行。执行之后，Linux系统就会将此作业提交到作业队列中，作业队列会保存通过at命令提交的待处理的作业。通过`atq`来查看当前的作业队列，然后可以通过`atrm job_id`来删除作业。

![shell -at][]

然而，at命令只是执行一次的，如果想要重复定期执行，就需要使用crontab了。

## 2. 用crontab定期执行作业 ##

Linux程序使用cron程序来安排要定期执行的作业，cron程序会在后台运行并检查crontab（即cron时间表），来获知安排执行的作业。  
crontab的格式如下：

min hour dayofmonth month dayofweek command
    
    min：分钟，0~59
    hour：小时，0~23
    dayofmonth：几号，1~31
    month：月份，1~12
    week：星期几，0~6（周日，周一...周六）

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比如，  
在每周一早上十点执行命令：`00 10 * * 1 command`  
每个月的第一天12:00执行命令：`00 12 1 * * command`  
如果是在每个月的最后一天呢？因为有可能是29、30、31，所以要用其他的方法：如`00 12 * * * if [ 'date +%d -d tomorrow' = 01 ]; then;command`

***1. 构造crontab***  
使用`crontab -l`来查看当前的cron时间表。  
使用`crontab -e`来编辑crontab。输入crontab -e之后，会跳转到编辑器中，输入crontab命令即可。如果我们对脚本运行时间的精确度要求不高的话，可以将其放在系统预置的cron脚本目录中即可：

![crontab][]

如图中的cron.daily、cron.hourly、cron.monthly、cron.weekly。需要每天执行的脚本放在cron.daily中即可，其他类似。

***2. anacron程序***  
cron程序存在的问题是它假定Linux是7X24h运行的，如果某个作业在crontab中安排的时间到了，但这时候Linux是关机状态的话，这个作业就不会执行。当系统开机后，cron程序不会再去运行那些错过的作业，要解决这个问题，可以用anacron程序。

anacron程序只会处理位于cron目录的程序，它用时间戳来决定作业是否在正确的计划间隔内运行了。每个cron目录都有个时间戳文件，该文件位于/var/spool/anacron/目录下面：

root@ubuntu:~# cd /var/spool/anacron/
    root@ubuntu:/var/spool/anacron# ls
    cron.daily  cron.monthly  cron.weekly

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anacron使用自己的时间表来检查作业目录，/etc/anacrontab如下：

root@ubuntu:/etc# ll |grep anacron
    -rw-r--r--   1 root root      401 Dec 29  2014 anacrontab
    root@ubuntu:/etc# cat anacrontab 
    # /etc/anacrontab: configuration file for anacron
    
    # See anacron(8) and anacrontab(5) for details.
    
    SHELL=/bin/sh
    PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
    HOME=/root
    LOGNAME=root
    
    # These replace cron's entries
    1   5   cron.daily  run-parts --report /etc/cron.daily
    7   10  cron.weekly run-parts --report /etc/cron.weekly
    @monthly    15  cron.monthly    run-parts --report /etc/cron.monthly

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anacrontab的格式为：`period delay identifier command`，period定义作业多就运行一次，以天为单位；delay以分钟为单位指定了系统启动后anacron需要等待多长时间再运行错过的作业；identifier 表示日志消息和错误邮件中的作业？command条目包含了run-parts程序和一个cron脚本名，如/etc/cron.daily等。  
**注意**：anacron程序不会处理执行时间需求小于一天的脚本。

# 四、查看系统资源使用情况 #

也可以叫做进程管理，而进程管理的作用主要有三个：

1.  判断服务器健康状态
2.  查看系统中所有进程
3.  杀死进程，释放资源

## 1. uptime ##

执行uptime之后，可以看见如下输出：

root@ubuntu:~# uptime
     12:07:29 up 2 min,  1 user,  load average: 0.25, 0.23, 0.09

*  1
 *  2
 *  3

这个命令可以快速查看机器的负载情况，显示的是开机时间、用户数、负载，负载三个数字意思是**1分钟、5分钟、15分钟CPU的平均负载情况**。我们应该怎么理解CPU平均负载呢？是不是其数值越小越好？结果并非这样。

首先，我们应该知道我们的处理器有几个处理器，每个处理器有几个核心，可以通过命令`cat /proc/cpuinfo |grep "cpu cores"`来查看。

> 在多核处理中，你的系统均值不应该高于处理器核心的总数量。

比如说你的机器是双核CPU，那么平均负载不应该高于2；如果是2个CPU，每个CPU是4核的，那么平均负载不应该高于8。通常，应该关注于五分钟或者十五分钟的平均负载。

## 2. vmstat ##

vmstat用来获得有关进程、虚拟内存、页面交换空间及CPU活动的信息，可以全面反映系统的负载情况。常用的方式是vmstat命令通过两个数字参数来统计信息，第一个参数是采样的时间间隔数，单位是秒，第二个参数是采样的次数，如:

root@ubuntu:~# vmstat 3 3
    procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
     r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
     0  0      0 820216  37088 507628    0    0    42     2   41   65  0  0 99  0  0
     0  0      0 820216  37088 507628    0    0     0     0  356  495  0  0 99  0  0
     1  0      0 745040  37120 507636    0    0     0   111  990 1409  3 18 79  1  0

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上面的信息统计的是每隔3秒、统计共3次的状态。每一个栏位代表的是什么意思呢？  
***proc进程：***  
r：等待在CPU资源的进程数。这个数据比平均负载更加能够体现CPU负载情况，数据中不包含等待IO的进程。如果这个数值大于机器CPU核数，那么机器的CPU资源已经饱和。  
b ：表示阻塞的进程

***Memory内存***

swpd：正在使用虚拟的内存大小，单位k  
free：空闲内存大小  
buff：已用的buff大小，对块设备的读写进行缓冲  
cache：已用的cache大小，文件系统的cache

***Swap交换内存***  
si：每秒从交换区写入内存的大小（单位：kb/s）  
so：每秒从内存写到交换区的大小

***IO 磁盘***  
bi：每秒读取的块数（读磁盘），这里的块设备是指系统上所有的磁盘和其他块设备，默认块大小是1024byte  
bo：每秒写入的块数（写磁盘）

***system***  
in：每秒中断数，包括时钟中断  
cs：每秒上下文切换数（每次调用系统函数，我们的代码就会进入内核空间，导致上下文切换，这个很耗资源，也要尽量避免频繁调用系统函数。上下文切换次数过多表示你的CPU大部分浪费在上下文切换，导致CPU干正经事的时间少了，CPU没有充分利用，是不可取的。）  
这两个值越大，会看到由内核消耗的cpu时间会越多。

***CPU（百分比）***  
Us：用户进程执行消耗cpu时间(user time)。us的值比较高时，说明用户进程消耗的cpu时间多  
Sy：系统进程消耗cpu时间(system time)。sys的值过高时，说明系统内核消耗的cpu资源多，这个不是良性的表现，我们应该检查原因。  
Id：空闲时间(包括IO等待时间)  
Wa：等待IO时间。Wa过高时，说明io等待比较严重，这可能是由于磁盘大量随机访问造成的，也有可能是磁盘的带宽出现瓶颈。

## 3. free ##

free命令可以查看系统内存的使用情况。

root@ubuntu:~# free -h
                  total        used        free      shared  buff/cache   available
    Mem:           1.9G        650M        795M         16M        536M        1.1G
    Swap:          1.0G          0B        1.0G

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\-h表示以易读的单位显示。

## 4. top ##

top命令包含了前面好几个命令的检查的内容。比如系统负载情况（uptime）、系统内存使用情况（free）、系统CPU使用情况 （vmstat）等。因此通过这个命令，可以相对全面的查看系统负载的来源。同时，top命令支持排序，可以按照不同的列排序，方便查找出诸如内存占用最 多的进程、CPU占用率最高的进程等。选项的使用及输出的信息也和前面类似。

#常用操作
    top   //默认，每隔5秒显式所有进程的资源占用情况
    top -d n  //delay每隔n秒显式所有进程的资源占用情况
    top -p 1234 -p 6789//每隔5秒显示pid是1234和pid是6789的两个进程的资源占用情况
    top -d 2 -p 123 //每隔2秒显示pid是123的进程的资源使用情况

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下面简单的介绍一下top命令的输出，便于去查看资源的使用情况。

#top命令的输出
    
    #第一行为开机时间，用户数，负载。和uptime输出类似
    top - 13:54:48 up  1:49,  1 user,  load average: 0.00, 0.00, 0.00
    #第二行为总进程数，正在运行的、睡眠的、停止的、僵尸进程。
    Tasks: 251 total,   1 running, 246 sleeping,   4 stopped,   0 zombie
    #第三行为CPU的使用情况，和vmstat中输出的类似
    %Cpu(s):  0.3 us,  1.3 sy,  0.0 ni, 98.4 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
    #第四行为内存的使用
    KiB Mem :  2030472 total,   671712 free,   714120 used,   644640 buff/cache
    #第五行为交换内存的情况
    KiB Swap:  1046524 total,  1046524 free,        0 used.  1100272 avail Mem 
    
    #主要的几个值为： NI “nice值，负值表示高优先级，正值表示低优先级”、 VIRT “进程使用的虚拟内存总量”、RES “进程使用的、未被换出的物理内存大小”、 SHR “共享内存大小”、S “进程状态”、TIME+ “进程使用CPU总时间”
       PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND

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[SIGINT]: /images/20220113/b06e604a62404d848be765c303d614d9.png
[sintstp]: /images/20220113/c0dbaef65a164ac38a042664e1796579.png
[shell bg]: /images/20220113/9f27796de7e449fba8cd8015dea94384.png
[bg]: /images/20220113/596a0f2298514250b25076c683b90ffe.png
[shell -at]: /images/20220113/82193ca3e1604e7eb3fb363f5686e053.png
[crontab]: /images/20220113/2cd453bd03384e94a6ef566c663bd82b.png