Day 20 进程管理

1.什么是进程?

      进程是系统中正在运行的一个程序。

2.程序与进程之间有什么区别?

 1、进程是动态的,而程序是静态的。
  2、进程有一定的生命期,而程序是指令的集合,本身无“运动”的含义。
  3、1个程序可以对应多个进程,但1个进程只能对应1个程序。
  4、进程和程序的组成不同。从静态角度看,进程由程序、数据和进程控制块(PCB)三部分组成。而程序是一组有序的指令集合。

3.进程的生命周期?

8.213.png

4.进程运行的状态指标?

进程状态包括以下五种:
(1)task_running(运行态):进程是可执行的;或者正在执行,或者在运行队列中等待执行。
(2)task_interruptible(可中断睡眠态):进程被阻塞,等待某些条件的完成。一旦完成这些条件,内核就会将该进程的状态设置为运行态。
(3)task_uninterruptible(不可中断睡眠态):进程被阻塞,等待某些条件的完成。与可中断睡眠态不同的是,该状态进程不可被信号唤醒。
(4)task_zombie(僵死态):该进程已经结束,但是其父进程还没有将其回收。
(5)task_stop(终止态):进程停止执行。通常进程在收到sigstop、sigttin、sigttou等信号的时候会进入该状态。

5.如何监控进程的状态、静态ps、动态top?

ps 和 top 命令常用来查看Linux系统进程相关信息。
ps命令:可以查看进程的瞬间信息。
top命令:可以持续的监视进程的信息。
8.215.png
ps -ef
其中各列的内容意思如下
UID           用户ID、但输出的是用户名 
PID            进程的ID 
PPID           父进程ID 
C              进程占用CPU的百分比 
STIME          进程启动到现在的时间 
TTY       该进程在那个终端上运行,若与终端无关,则显示? 若为pts/0等,则表示由网络连接主机进程。 
CMD         命令的名称和参数
8.214.png
ps aux
同ps -ef 不同的有列有
USER          用户名 
%CPU          进程占用的CPU百分比 
%MEM          占用内存的百分比 
VSZ           该进程使用的虚拟內存量(KB) 
RSS           该进程占用的固定內存量(KB)(驻留中页的数量) 
STAT          进程的状态 
START         该进程被触发启动时间 
TIME          该进程实际使用CPU运行的时间

2.STAT状态的S、Ss、Ss+、S<、S、S+、R、R+、D、T、Z等等,都是什么意思?

8.211.png
[root@oldboy ~]# ps
root       1894  0.0  0.0 155360  1872 pts/0    R+   11:00   0:00 ps aux

[root@oldboy ~]# vim 1.txt       ctrl+z
[1]+  Stopped                 vim 1.txt
root       1908  0.3  0.2 151512  5232 pts/1    T    11:02   0:00 vim 1.txt


[root@oldboy ~]# tar czf ooo.tar.gz  /etc/ /var/ /tmp/
root   1914 31.7  0.0 123712  1352 pts/1  D+  11:08   0:02 tar czf ooo.tar.gz /etc/
[root@oldboy ~]# top
top - 15:27:49 up  6:16,  3 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
8.212.png
[root@oldboy ~]# top
Tasks: 154 total, 2 running, 151 sleeping, 1stopped, 0 zombie%Cpu(s): 0.3 us, 0.0
 sy, 0.0 ni, 99.7 id, 0.0 wa,0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
Tasks: 154 total     任务总数
2 running           有两个进程正在运行
151 sleeping   151个睡眠
1 stopped      1个挂起 停止
0 zombie        僵尸进程
0.3 us          进程占用cpu的百分比(用户进程)
0.0 sy          内核进程 (硬件)
0.0 ni          优先级的进程占用cpu的百分比
99.7 id         空闲的进程
0.0 wa          大量的等待 -->
0.0 hi           硬中断
0.0 si           软中断
0.0 st           虚拟机占用物理CPU的时间

6.进程中的iowait 软中断 硬中断?

中断:

1.什么是中断

中断是系统用来响应硬件设备请求的一种机制,它会打断进程的正常调度和执行,然后调用内核中的中断处理程序来响应设备的请求。

2.为什么要有中断呢? "举个生活中的例子"

比如说你订了一份外卖,但是不确定外卖什么时候送到,也没有别的方法了解外卖的进度,但是,配送员送外卖是不等人的,到了你这儿没人取的话,就直接走人了。所以你只能苦苦等着,时不时去门口看看外卖送到没,而不能干其他事情。
不过呢,如果在订外卖的时候,你就跟配送员约定好,让他送到后给你打个电话,那你就不用苦苦等待了,就可以去忙别的事情,直到电话一响,接电话、取外卖就可以了。 这里的“打电话”,其实就是一个中断。
没接到电话的时候,你可以做其他的事情;只有接到了电话(也就是发生中断),你才要进行另一个动作:取外卖。
这个例子你就可以发现,中断其实是一种异步的事件处理机制,可以提高系统的并发处理能力。

3.中断会带来什么问题?

由于中断处理程序会打断其他进程的运行,所以,为了减少对正常进程运行调度的影响,中断处理程序就需要尽可能快地运行。
如果中断本身要做的事情不多,那么处理起来也不会有太大问题;但如果中断要处理的事情很多,中断服务程序就有可能要运行很长时间。
特别是,中断处理程序在响应中断时,还会临时关闭中断。这就会导致上一次中断处理完成之前,其他中断都不能响应,也就是说中断有可能会丢失。
那么还是以取外卖为例:假如你订了 2 份外卖
一份主食和一份饮料,并且是由 2 个不同的配送员来配送。这次你不用时时等待着,两份外卖都约定了电话取外卖的方式。但是,问题又来了。
当第一份外卖送到时,配送员给你打了个很长的电话,商量发票的处理方式。与此同时,第二个配送员也到了,也想给你打电话。
但是很明显,因为电话占线(也就是关闭了中断响应),第二个配送员的电话是打不通的。所以,第二个配送员很可能试几次后就走掉了(也就是丢失了一次中断)。

4.好了回到系统中的软中断?

如果你弄清楚了“取外卖”的模式,那对系统的中断机制就很容易理解了。
事实上,为了解决中断处理程序执行过长和中断丢失的问题,Linux 将中断处理过程分成了两个阶段,也就是上半部和下半部:
上半部用来快速处理中断,它在中断禁止模式下运行,主要处理跟硬件紧密相关工作。
下半部用来延迟处理上半部未完成的工作,通常以内核线程的方式运行。
比如说前面取外卖的例子,上半部就是你接听电话,告诉配送员你已经知道了,其他事儿见面再说,然后电话就可以挂断了;下半部才是取外卖的动作,以及见面后商量发票处理的动作。
这样,第一个配送员不会占用你太多时间,当第二个配送员过来时,照样能正常打通你的电话。

5.接下来在看一个例子?

除了取外卖,我再举个最常见的网卡接收数据包的例子,让你更好地理解。
网卡接收到数据包后,会通过硬件中断的方式,通知内核有新的数据到了。这时,内核就应该调用中断处理程序来响应它。
对上半部来说,既然是快速处理,其实就是要把网卡的数据读到内存中,然后更新一下硬件寄存器的状态(表示数据已经读好了),最后再发送一个软中断信号,通知下半部做进一步的处理。
而下半部被软中断信号唤醒后,需要从内存中找到网络数据,再按照网络协议栈,对数据进行逐层解析和处理,直到把它送给应用程序。
所以,这两个阶段你也可以这样理解:
上半部直接处理硬件请求,也就是我们常说的硬中断,特点是快速执行;
而下半部则是由内核触发,也就是我们常说的软中断,特点是延迟执行。
Linux软中断与硬中断小结
Linux 中的中断处理程序分为上半部和下半部:
上半部对应硬件中断,用来快速处理中断。
下半部对应软中断,用来异步处理上半部未完成的工作。
Linux 中的软中断包括网络收发、定时、调度、等各种类型,可以通过查看 /proc/softirqs 来观察软中断的运行情况。

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