Linux 系统进程管理与计划任务详解

一、程序与进程的基本概念

• 程序：保存在外部存储介质中的可执行机器代码和数据的静态集合。
• 进程：在CPU及内存中处于动态执行状态的计算机程序。
• 关系：每个程序启动后，可创建一个或多个进程。

二、进程查看工具

1. ps（查看静态进程信息）

• 常用选项：

  • -a：显示当前终端下所有进程（含其他用户）；与-x结合显示系统所有进程。
  • -u：以用户为主的格式输出进程信息。
  • -x：显示当前用户所在终端的进程信息。
  • -e：显示系统内所有进程。
  • -l：长格式显示。
  • -f：完整格式显示。

  常用aux和elf的组合

  

  

• 输出字段含义：

  • USER：启动进程的用户账号。
  • PID：进程唯一ID号。
  • %CPU：CPU占用百分比。
  • %MEM：内存占用百分比。
  • VSZ：虚拟内存（swap）占用大小。
  • RSS：物理内存占用大小。
  • TTY：运行终端（“？”表示未知/无需终端）。
  • STAT：进程状态（S休眠、R运行、Z僵死、<高优先级、N低优先级、s父进程、+前台进程、L锁内存）。
  • START：启动时间。
  • TIME：占用CPU的时间。
  • COMMAND：启动进程的命令名称。

2. top（查看动态进程信息）

• 核心指标：

  • load average：CPU平均负载（1分钟、5分钟、15分钟）；若5/15分钟负载超过CPU个数2倍，系统高负载。

  • task：

    • total：系统当前所有进程的总数（包括所有状态）。
    • running：正在占用 CPU 运行的进程数（处于 R 状态）。
    • sleeping：休眠的进程数（等待事件 / 资源，如 I/O 完成，处于 S 或 D 状态）。
    • stopped：被暂停的进程（如通过 ctrl+z 挂起，处于 T 状态）。
    • zombie：僵死进程（进程已终止，但父进程未回收其资源，需手动清理）。

  • %cpu：

    • us（user）：用户空间进程占用 CPU 的比例（如应用程序）。若长期过高，可能是用户程序消耗资源过多。
    • sy（system）：内核空间进程占用 CPU 的比例（如系统调用、进程调度）。若过高，可能是内核频繁处理任务（如大量 I/O 调度）。
    • ni（nice）：调整过优先级的用户进程（通过 nice 命令设置）占用 CPU 的比例。
    • id（idle）：CPU 空闲的比例。若长期过低（如 < 10%），说明 CPU 负载高。
    • wa（iowait）：CPU 等待 I/O 操作（如磁盘读写、网络传输）的时间比例。若长期 > 20%，可能是 I/O 瓶颈（如磁盘慢、网络拥堵）。
    • hi（hardware irq）：硬件中断（如键盘、磁盘控制器）占用 CPU 的比例。
    • si（software irq）：软件中断（如系统定时器）占用 CPU 的比例。
    • st（steal）：被虚拟化环境中其他虚拟机占用的 CPU 比例（仅在虚拟机中有效）。

  • mem：

    • total：物理内存总容量（单位通常为 KB）。
    • used：已被进程实际使用的内存（不包括缓冲 / 缓存）。
    • free：完全空闲的内存（未被任何进程或缓冲 / 缓存使用）。
    • buff/cache：
      • buff：用于缓冲写入的数据（即将写入磁盘的临时数据，避免频繁磁盘 I/O）。
      • cache：用于缓存读取的数据（从磁盘读取过的数据，下次可直接从内存读取，加速访问）。
      • 这部分内存可被系统自动释放给需要的进程，因此实际 “可用内存”≈ free + buff/cache。

  • swap：

    • total：交换空间（虚拟内存）总容量（通常为磁盘上的 swap 分区 / 文件）。
    • used：已使用的交换空间（当物理内存不足时，系统会将部分不常用内存数据写入 swap）。
    • free：空闲的交换空间。
    • avail Mem：估算的 “可用物理内存”（包括 free 内存 + 可释放的 buff/cache，供新进程使用的内存量）。

• 进程信息字段：

  列名	含义说明
  PID	进程唯一 ID（系统中唯一，可用于 kill 等命令操作进程）。
  USER	进程所属用户（进程的创建者或运行用户）。
  PR	进程优先级（数值越小，优先级越高）： - 0~39 之间（内核动态调整）； - 实时优先级（-1~-20，比普通进程高）。
  NI	进程的 nice 值（用户可调整的优先级偏移量）： - 范围 -20~19（默认 0）； - 数值越小，优先级越高（PR = NI + 20，便于显示）。
  VIRT	进程占用的虚拟内存总量（包括物理内存、swap、未使用的分配内存等，单位 KB）。
  RES	进程实际使用的物理内存（不包括 swap，单位 KB，RES = 实际占用的物理内存）。
  SHR	进程与其他进程共享的内存量（单位 KB，包括共享库、共享数据等）。
  S	进程状态（单字母标识）： - R：运行中（正在使用 CPU 或等待调度）； - S：休眠（等待事件，可被唤醒）； - D：不可中断休眠（如等待磁盘 I/O，不能被信号终止）； - T：停止（被 ctrl+z 或 kill -19 暂停）； - Z：僵死（进程已终止，资源未回收）。
  %CPU	进程自上次刷新以来占用 CPU 的百分比（单个核心为 100%，多核心总和可超过 100%）。
  %MEM	进程使用的物理内存占系统总内存的百分比。
  TIME+	进程自启动以来累计占用的 CPU 时间（精确到 0.01 秒）。
  COMMAND	启动进程的命令（按 c 可显示完整命令路径）。

3. 其他进程查看命令

• pgrep -l 进程名：查看某进程的进程号和名称（如pgrep -l systemd）。
• pstree：查看进程树形结构：
  • -p：同时列出PID；-u：列出用户名；-a：列出完整命令。

三、进程控制

1. 手动启动进程

• 前台启动：默认方式（命令直接执行）。
• 后台启动：命令后加&（如route &，进程放入后台执行）。

2. 进程挂起与恢复

• 挂起当前进程：前台执行的命令按ctrl+z，调入后台并停止执行。
• 查看后台进程：jobs -l。
• 恢复运行：
  • bg：后台暂停的任务恢复后台执行。
  • fg：后台任务恢复到前台执行。

3. 终止进程

• kill 进程号：终止指定进程；-9选项强制终止（如kill -9 1234）。
• killall 进程名：终止多个同名进程；-9强制（如killall -9 httpd）。
• pkill：按进程名、用户、终端等终止（-U指定用户，-t指定终端）。

四、计划任务

用于在指定时间/日期执行预设任务（如备份、数据采集）。

1. at（一次性任务）

• 设置：at 时间 日期（如at 23:30 2020-11-23），输入命令后按ctrl+d结束。
• 示例：at 23:30 2020-11-23 → at> ls / > /tmp/a → ctrl+d。
• 管理：
  • atq：查询at任务。
  • at -c 任务号：查看任务详情。
  • atrm 任务号：删除任务。

2. crontab（周期性任务）

• 配置文件：
  • 系统任务：/etc/crontab。
  • 用户任务：/var/spool/cron/（按用户名存储）。
• 时间格式：分 时 日 月 周（空格分隔）。
• 常用选项：
  • -e：编辑计划任务。
  • -u 用户名：指定用户（如crontab -u natasha -e）。
  • -l：查询任务列表。
  • -r：删除任务列表。
• 示例：
  1. 为用户natasha配置每天14:23执行/bin/echo "RHCSA"，仅允许natasha和root创建任务：

     useradd natasha
     crontab -u natasha -e  
     输入：23 14 * * * /bin/echo "RHCSA"
     vim /etc/cron.allow  创建白名单只允许natasha和root创建任务
     写入：root、natasha
     systemctl restart crond && systemctl enable crond
     

  2. 每月1~5号14:00-17:00，每10分钟执行/bin/echo "I Love Galaxy"：

     crontab -e  # 输入：*/10 14-17 1-5 * * /bin/echo "I Love Galaxy"
     systemctl restart crond && systemctl enable crond
     

  3. 周一至周五8:00-21:00，每2分钟将当前时间附加到/home/galaxy/my_first_cron_job.txt：

     crontab -e  # 输入：*/2 8-21 * * 1-5 date >> /home/galaxy/my_first_cron_job.txt