Linux состояние процесса sshd

Как управлять процессами в операционной системе Linux

Источник

Процессы в linux

1.Теоретические сведения

Чтобы эффективно управлять процессами и сервисами ОС Linux необходимо хорошо понимать, что представляет собой процесс с точки зрения ОС, и каким образом в ОС происходит взаимодействие между различными типами процессов.

Процесс — это объект ОС Linux, который состоит из адресного пространства памяти и набора структур данных. По сути, процесс это запущенная программа или служба.

Каждый запущенный процесс в ОС Linux может породить дополнительные процессы. Процесс, запустивший новый процесс называется родительским процессом. Новый процесс по отношению к создавшему его процессу называется дочерним.

Процессы — это не то же самое, что задачи: процессы являются частью операционной системы, тогда как о задачах известно только командному процессору, в котором они выполняются. Работающая программа заключает в себе один или более процессов; задача состоит из одной или более программ, выполняемых в виде команд командного процессора.

Каждый процесс в ОС Linux характеризуется набором атрибутов, который отличает данный процесс от всех остальных процессов. К таким атрибутам относятся:

* Идентификатор процесса (PID) . Каждый процесс в системе имеет уникальный идентификатор. Каждый новый запущенный процесс получает номер на единицу больше предыдущего.

* Идентификатор родительского процесса (PPID). Данный атрибут процесс получает во время своего запуска и используется для получения статуса родительского процесса.

* Приоритет или динамический приоритет (priority) и относительный или статический (nice) приоритет процесса.
Статический приоритет или nice-приоритет лежит в диапазоне от -20 до 19, по умолчанию используется значение 0. Значение –20 соответствует наиболее высокому приоритету, nice-приоритет не изменяется планировщиком, он наследуется от родителя или его указывает пользователь. Динамический приоритет используется планировщиком для планирования выполнения процессов. Этот приоритет хранится в поле prio структуры task_struct процесса. Динамический приоритет вычисляется исходя из значения параметра пicе для данной задачи путем вычисления надбавки или штрафа, в зависимости от интерактивности задачи. Пользователь имеет возможность изменять только статический приоритет процесса. При этом повышать приоритет может только root. В ОС Linux существуют две команды управления приоритетом процессов: nice и renice.

* Состояние процесса. В ОС Linux каждый процесс обязательно находится в одном из перечисленных ниже состояний и может быть переведен из одного состояния в другое системой или командами пользователя. Различают следующее состояния процессов:

TASK_RUNNING — процесс готов к выполнению или выполняется (runnable). Обозначается символом R.

TASK_INTERRUPTIBLE — ожидающий процесс (sleeping). Данное состояние означает, что процесс инициализировал выполнение
какой-либо системной операции и ожидает ее завершения. К таким операциям относятся ввод/вывод, завершение дочернего процесса
и т.д. Процессы с таким состоянием обозначаются символом S.

TASK_STOPPED — выполнение процесса остановлено (stopping). Любой процесс можно остановить. Это может делать как система,
так и пользователь. Состояние такого процесса обозначается символом Т.

TASK_ZOMBIE — завершившийся процесс (zombie). Процессы данного состояния возникают в случае, когда родительский процесс
не ожидая завершения дочернего процесса, продолжает параллельно работать. Процессы с таким состоянием обозначаются символом Z.
Завершившиеся процессы больше не выполняются системой, но по-прежнему продолжают потреблять ее не вычислительные ресурсы.

TASK_UNINTERRUPTIBLE -непрерываемый процесс (uninterruptible). Процессы в данном состоянии ожидают завершения операции
ввода — вывода с прямым доступом в память. Такой процесс нельзя завершить, пока не завершится операция ввода/вывода.
Процессы с таким состоянием обозначаются символом D. Состояние аналогично TASK_INTERRUPTIBLE, за исключением того, что процесс
не возобновляет выполнение при получении сигнала. Используется в случае, когда процесс должен ожидать беспрерывно или
когда ожидается, что некоторое событие может возникать достаточно часто. Так как задача в этом состоянии не отвечает
на сигналы, TASK_UNINTERRUPTIBLE используется менее часто, чем TASK_INTERRUPTIBLE.

Типы процессов В Linux процессы делятся на три типа:

• Системные процессы — являются частью ядра и всегда расположены в оперативной памяти. Системные процессы не имеют соответствующих им программ в виде исполняемых файлов и запускаются при инициализации ядра системы. Выполняемые инструкции и данные этих процессов находятся в ядре системы, таким образом, они могут вызывать функции и обращаться к данным, недоступным для остальных процессов. Системными процессами, например, являются: shed (диспетчер свопинга), vhand (диспетчер страничного замещения), kmadaemon (диспетчер памяти ядра).
• Демоны— это неинтерактивные процессы, которые запускаются обычным образом — путем загрузки в память соответствующих им программ (исполняемых файлов), и выполняются в фоновом режиме. Обычно демоны запускаются при инициализации системы (но после инициализации ядра) и обеспечивают работу различных подсистем: системы терминального доступа, системы печати, с истемы сетевого доступа и сетевых услуг, почтовый сервер, dhcp-сервер и т. п. Демоны не связаны ни с одним пользовательским сеансом работы и не могут непосредственно управляться пользователем. Большую часть времени демоны ожидают пока тот или иной процесс запросит определенную услугу, например, доступ к файловому архиву или печать документа.
• Прикладные (пользовательские) процессы. К прикладным процессам относятся все остальные процессы, выполняющиеся в системе. Как правило, это процессы, порожденные в рамках пользовательского сеанса работы. Например, команда ls породит соответствующий процесс этого типа. Важнейшим прикладным процессом является командный интерпретатор (shell), который обеспечивает вашу работу в LINUX. Он запускается сразу же после регистрации в системе. Прикладные процессы linux могут выполняться как в интерактивном, так и в фоновом режиме, но в любом случае время их жизни (и выполнения) ограничено сеансом работы пользователя. При выходе из системы все прикладные процессы будут уничтожены.

В Linux реализована четкая иерархия процессов в системе. Каждый процесс в системе имеет всего одного родителя и может иметь один или более порожденных процессов.

Рис. 3.1 – Фрагмент иерархии процессов

На последней фазе загрузки ядро монтирует корневую файловую систему и формирует среду выполнения нулевого процесса, создавая пространство процесса, инициализируя нулевую точку входа в таблице процесса и делая корневой каталог текущим для процесса. Когда формирование среды выполнения процесса заканчивается, система исполняется уже в виде нулевого процесса. Нулевой процесс «ветвится», запуская fork прямо из ядра, поскольку сам процесс исполняется в режиме ядра. Код, исполняемый порожденным процессом 1, включает в себя вызов системной функции exec, запускающей на выполнение программу из файла «/etc/init». В отличие от нулевого процесса, который является процессом системного уровня, выполняющимся в режиме ядра, процесс 1 относится к пользовательскому уровню. Обычно процесс 1 именуется процессом init, поскольку он отвечает за инициализацию новых процессов. На самом деле вы можете поместить любую программу в /sbin/init и ядро запустит её как только закончит загружаться. Задачей init’а является запуск всего остального нужным образом.

Init читает файл /etc/inittab, в котором содержатся инструкции для дальнейшей работы. Первой инструкцией, обычно, является запуск скрипта инициализации. В системах, основанных на Debian, скриптом инициализации будет /etc/init.d/rcS, в Red Hat — /etc/rc.d/rc.sysinit. Это то место где происходит проверка и монтирование файловых систем (/etc/fstab), установка часов системного времени, включение своп-раздела, присвоение имени хоста и т.д. Далее будет вызван следующий скрипт, который переведёт нас на «уровень запуска» по умолчанию. Это подразумевает просто некоторый набор демонов, которые должны быть запущены.

Syslogd (/etc/init.d/syslogd) – скрипт, отвечающий за запуск и остановку системного логгера (система журнальной регистрации событий SYSLOG, позволяет записывать системные сообщения в файлы журналов /var/log).

Xined –Демон Интернет-служб, управляет сервисами для интернета. Демон прослушивает сокеты и если в каком-то из них есть сообщение определяет какому сервису принадлежит данный сокет и вызывает соответствующую программу для обработки запроса.

crond – Демон cron отвечает за просмотр файлов crontab и выполнение, внесенных в него команд в указанное время для опредленного пользователя. Програма crontab(1) спілкується з crond через файл cron.update, який повинен знаходитись разом з рештою файлів каталогу crontab, як правило — /var/spool/cron/crontabs.

Последним важным действием init является запуск некоторого количества getty. Mingetty – виртуальные терминалы, назначением которых является слежение за консолями пользователей.

getty запускает программу login – начало сеанса роботы пользователя в системе. Задача login’а – регистрация пользователя в системе. А уже после успешной регистрации чаще всего грузиться командный интерпретатор пользователя (shell), например, bash, вернее после регистрации пользователя грузится программа, указанная для данного пользователя в файле /etc/passwd (в большинстве случаев это bash).

2. Запуск процессов

Существует два пути запуска процессов в зависимости от типа процесса.

Для пользовательских процессов запуск осуществляется в интерактивном режиме путем ввода произвольной команды или запуска произвольного скрипта. Для системных процессов и демонов используются инициализационные скрипты (init-скрипты). Данные скрипты используется процессом init для запусков других процессов при загрузке ОС. Инициализационные скрипты хранятся в каталоге /etc. В данном каталоге существуют вложенные каталоги, именуемые rcO.d — rc6.d, каждый из которых ассоциирован с определенным уровнем выполнения (runlevel). В каждом из этих каталогов находятся символьные ссылки на инициализационные скрипты, непосредственно находящиеся в каталоге /etc/rc.d/init.d .

Следует заметить, что в каталоге /etc/init.d присутствуют жесткие ссылки на скрипты каталога /etc/rc.d/init.d, поэтому при изменении скриптов в этих каталогах измененные данные отображаются одинаково вне зависимости от пути к файлу скрипта.

Bee init-скрипты возможно повторно запускать или останавливать, тем самым управляя статусом сервиса, к которому они принадлежат. Запуск данных скриптов осуществляется из командной строки и имеет следующий синтаксис:

Здесь в качестве script-name используется конкретное имя init-скрипта, а в качестве аргументов могут выступать следующие значения:

В случае использования аргумента condrestart перезапуск сервиса будет осуществлен только в том случае, если сервис уже работает в системе.

В ОС Linux для управления сервисами, помимо непосредственного обращения к файлу init-скрипта, существует специальная команда service (второй способ), в качестве аргумента которой необходимо указать аргументы аналогичные тем, что используются при непосредственном запуске демонов через init-скрипты:

В данном примере осуществляется повторное считывание конфигурационного файла сервиса sshd.

Однако управлять демонами в большинстве случаем может только root.

Команды запуска процессов

Команда niceиспользуется для запуска еще не запущенных процессов с заданным приоритетом.

Команда renice используется для изменения приоритета уже запущенных процессов.

3. Мониторинг процессов

Для просмотра запущенных процессов в ОС Linux используются утилиты

• top — Вывести список процессов
• ps — Интерактивно наблюдать за процессами (в реальном времени)
• uptime — Посмотреть загрузку системы
• w — Вывести список активных процессов для всех пользователей
• free — Вывести объем свободной памяти
• pstree — Отображает все запущенные процессы в виде иерархии

При выполнении top в верхней части окна отображается астрономическое время, время, прошедшее с момента запуска системы, число пользователей в системе, число запущенных процессов и число процессов, находящихся в разных состояниях, данные об использовании ЦПУ, памяти и свопа. А далее идет таблица, характеризующая отдельные процессы. Число строк, отображаемых в этой таблице, определяется размером окна: сколько строк помещается, столько и выводится. Содержимое окна обновляется каждые 5 секунд. Список процессов может быть отсортирован по используемому времени ЦПУ (по умолчанию), по использованию памяти, по PID, по времени исполнения. Переключать режимы отображения можно с помощью команд, которые программа top воспринимает. Это следующие команды (просто нажимайте соответствующие клавиши, только с учетом регистра, то есть вместе с клавишей Shift): Кроме команд, определяющих режим сортировки, команда top воспринимает еще ряд команд, которые позволяют управлять процессами в интерактивном режиме. С помощью команды можно завершить некоторый процесс (его PID будет запрошен), а с помощью команды можно переопределить значение nice для некоторого процесса. Таким образом, эти две команды аналогичны командам kill и renice.

Вывод команды ps схож с выводом команды top, однако он отображает статический снимок процессов.

По умолчанию, команда ps выводит только информацию о процессах, запущенных в текущей сессии командного интерпретатора bash. Для вывода информации по всем процессам необходимо ввести команду ps с ключом -е. Для отображения желаемых полей необходимо ввести команду ps с ключом -о поле1,поле2. , где через запятую перечисляются поля, которые необходимо отобразить.

Для более наглядного понимания взаимосвязи между процессами в ОС Linux существует команда pstree, которая отображает все запущенные процессы в виде иерархии, по которой можно определить взаимосвязь между процессами.

4. Управление процессами

К командам управления процессами относятся команды nice и renice , описанные выше, а также:

• kill — Завершить процесс (или послать ему сигнал).
• pkill — Отправка сигнала процессу по имени или другому атрибуту.
• killall — Завершить процесс по имени.
• pgrep — Просматривает запущенные процессы, и выводит на стандартный вывод список идентификаторы процессов, которые соответствуют критериям отбора. Все критерии должны совпадать.
• sleep — Приостанавливает выполнение на заданное ЧИСЛО секунд.
• fuser — Определенея того, какой процесс держит открытым какой-то файл или сокет.

Команда kill посылает сигнал процессу с указанным идентификатором (pid). Используется в следующей форме:

Здесь pid – это идентификатор процесса, которому посылается сигнал, а номер – номер сигнала, который посылается процессу. Послать сигнал (если у вас нет полномочий суперпользователя) можно только процессу, у которого эффективный идентификатор пользователя совпадает с идентификатором пользователя, посылающего сигнал. Если параметр –номер отсутствует, то посылается сигнал SIGTERM, обычно имеющий номер 15, и реакция на него по умолчанию – завершить работу процесса, который получил сигнал. (побробнее см. kill .)

Чтобы завершить какой-нибудь процесс, нужно послать ему сигнал с помощью команды kill. Для этого необходимо узнать Pid процесса с помощью команды ps (например, Pid процесса равен 11839) и послать процессу сигнал на завершение, например сигнал SIGKILL:

или kill –SIGKILL 11839

или kill –KILL 11839

Что же такое сигналы?

Сигналы – это программные прерывания. Сигналы в ОС Linux используются как средства синхронизации и взаимодействия процессов и нитей. Сигнал является сообщением, которое система посылает процессу или один процесс посылает другому. С точки зрения пользователя получение процессом сигнала выглядит как возникновение прерывания. Процесс прекращает свое выполнение, и управление передается механизму обработки сигнала (обработчику). По окончании обработки сигнала процесс может возобновить свое выполнение с той точки, на которой он был прерван.

Прежде всего, каждый сигнал имеет собственное имя и номер. Имена всех сигналов начинаются с последовательности SIG. Например, SIGALRM – генерируется, когда таймер, установленной функцией alarm(), отмерит указанный промежуток времени. Linux поддерживает 31 сигнал (номера от 1 до 31).

Сигналы могут порождаться различными условиями:

1. Генерироваться терминалом, при нажатии определенной комбинации клавиш, например, нажатие Ctrl+C генерирует сигнал SIGINT, таким образом можно прервать выполнение программы, вышедшей из-под контроля;

2. Аппаратные ошибки — деление на 0, ошибка доступа к памяти и прочие – также приводят к генерации сигналов. Эти ошибки обычно обнаруживаются аппаратным обеспечением, которое извещает ядро об их появлении. После этого ядро генерирует соответствующий сигнал и передает его процессу, который выполнялся в момент появления ошибки. Например, сигнал SIGSEGV посылается процессу в случае попытки обращения к неверному адресу в памяти.

3. Другим процессом (в том числе и ядром и системным процессом), выполнившим системный вызов передачи сигнала kill();

4. При выполнении команды kill.

Передачу сигналов процессу в случаях его генерации каким-либо другим процессом, можно рассматривать как реализацию сигнальных средств связи.

В случае получения сигнала процесс может запросить ядро выполнить одну из трех реакции на сигнал:

1. Принудительно проигнорировать сигнал (практически любой сигнал может быть проигнорирован, кроме SIGKILL и SIGSTOP).

2. Произвести обработку сигнала по умолчанию: проигнорировать, остановить процесс, перевести в состояние ожидания до получения другого специального сигнала либо завершить работу.

3. Перехватить сигнал (выполнить обработку сигнала, специфицированную пользователем).

Типы сигналов и способы их возникновения в системе жестко регламентированы. Типы сигналов принято задавать числовыми номерами, в диапазоне от 1 до 31 включительно, но при программировании часто используются символьные имена сигналов, определенные в системных включаемых файлах.

Во второй части лабораторных работ (разработка системных программ) мы более подробно познакомимся с механизмом работы сигналов, научимся их перехватывать. В данной работе необходимо научиться посылать сигналы процессам с помощью команд.

Более подробно описание типов сигналов см. в описании команды kill.

5. Управление задачами

К командам управления задачами относятся:

• jobs — Перечисляет ваши задачи.
• & — Выполнить задачу в фоновом режиме.
• Ctrl+Z — Приостановить выполнение текущей (интерактивной) задачи.
• suspend — Приостановить командный процессор.
• fg — Перевести задачу в интерактивный режим выполнения.
• bg — Перевести приостановленную задачу в фоновый режим выполнения.

Все командные процессоры Linux имеют возможность управления задачами: возможность выполнять программы в фоновом (невидимая многозадачность) и интерактивном (чтобы программа вы- полнялась как активный процесс в сеансе вашего командного процессора) режимах.

Задача (job) — это просто рабочая единица командного процессора.

Когда вы запускаете команду, ваш текущий командный процессор определяет ее как задачу и следит за ней. Когда команда выполнена, соответствующая задача исчезает. Задачи находятся на более высоком уровне, чем процессы Linux; операционная система Linux ничего о них не знает. Они являются всего лишь элементами командного процессора. Вот некоторые важные термины из лексикона задач.

• интерактивное задание (foreground job) — Выполняемое в командном процессоре, занимающее сеанс командного процессора, так что вы не можете выполнить другую команду.
• фоновое задание (background job) — Выполняемое в командном процессоре, но не занимающее сеанс командного процессора, так что вы можете выполнить другую команду в этом же командном процессоре.
• приостановить (suspend) — Временно приостановить интерактивный процесс.
• возобновить (resume) — Вернуться к вьполнению приостановленной задачи.

В фон удобно отправлять задачи, не требующие вмешательства пользователя. Примерами таких задач могут служить компиляция программного обеспечения и сложные вычислительные программы. Для этих приложений важно минимизировать суммарное время выполнения в системе, загруженной другими процессами, порожденными, в частности, интерактивными задачами.

Если вы запустили из командного процессора команду в интерактивном режиме и хотите немедленно прекратить выполнение команды, введите Ctrl-С. Командный процессор воспримет нажатие Ctrl-С как «остановить выполнение текущей задачи немедленно». Поэтому, если вы выводите очень длинный файл (скажем, командой cat) и хотите остановить вывод, нажмите Ctrl-С. На самом деле текущей задаче по нажатию Ctrl-С отправится сигнал SIGINT.

Чтобы прекратить выполнение программы, работающей в фоновом режиме, вы можете перевести ее в интерактивный режим с помощью команды fg и затем нажать Ctrl-С, или использовать команду kill.

Вернуться в оглавление:ОС Linux

Источник