In this chapter, we will discuss in detail about process management in Unix. When you execute a program on your Unix system, the system creates a special environment for that program. This environment contains everything needed for the system to run the program as if no other program were running on the system.
Whenever you issue a command in Unix, it creates, or starts, a new process. When you tried out the ls command to list the directory contents, you started a process. A process, in simple terms, is an instance of a running program.
The operating system tracks processes through a five-digit ID number known as the pid or the process ID. Each process in the system has a unique pid.
Pids eventually repeat because all the possible numbers are used up and the next pid rolls or starts over. At any point of time, no two processes with the same pid exist in the system because it is the pid that Unix uses to track each process.
Starting a Process
When you start a process (run a command), there are two ways you can run it −
Foreground Processes
Background Processes
Foreground Processes
By default, every process that you start runs in the foreground. It gets its input from the keyboard and sends its output to the screen.
You can see this happen with the ls command. If you wish to list all the files in your current directory, you can use the following command −
This would display all the files, the names of which start with ch and end with .doc −
The process runs in the foreground, the output is directed to my screen, and if the ls command wants any input (which it does not), it waits for it from the keyboard.
While a program is running in the foreground and is time-consuming, no other commands can be run (start any other processes) because the prompt would not be available until the program finishes processing and comes out.
Background Processes
A background process runs without being connected to your keyboard. If the background process requires any keyboard input, it waits.
The advantage of running a process in the background is that you can run other commands; you do not have to wait until it completes to start another!
The simplest way to start a background process is to add an ampersand (&) at the end of the command.
This displays all those files the names of which start with ch and end with .doc −
Here, if the ls command wants any input (which it does not), it goes into a stop state until we move it into the foreground and give it the data from the keyboard.
That first line contains information about the background process — the job number and the process ID. You need to know the job number to manipulate it between the background and the foreground.
Press the Enter key and you will see the following −
The first line tells you that the ls command background process finishes successfully. The second is a prompt for another command.
It is easy to see your own processes by running the ps (process status) command as follows −
One of the most commonly used flags for ps is the -f ( f for full) option, which provides more information as shown in the following example −
Here is the description of all the fields displayed by ps -f command −
Sr.No.
Column & Description
1
User ID that this process belongs to (the person running it)
Parent process ID (the ID of the process that started it)
CPU utilization of process
Process start time
Terminal type associated with the process
CPU time taken by the process
The command that started this process
There are other options which can be used along with ps command −
Sr.No.
Option & Description
1
Shows information about all users
Shows information about processes without terminals
Shows additional information like -f option
Displays extended information
Stopping Processes
Ending a process can be done in several different ways. Often, from a console-based command, sending a CTRL + C keystroke (the default interrupt character) will exit the command. This works when the process is running in the foreground mode.
If a process is running in the background, you should get its Job ID using the ps command. After that, you can use the kill command to kill the process as follows −
Here, the kill command terminates the first_one process. If a process ignores a regular kill command, you can use kill -9 followed by the process ID as follows −
Parent and Child Processes
Each unix process has two ID numbers assigned to it: The Process ID (pid) and the Parent process ID (ppid). Each user process in the system has a parent process.
Most of the commands that you run have the shell as their parent. Check the ps -f example where this command listed both the process ID and the parent process ID.
Zombie and Orphan Processes
Normally, when a child process is killed, the parent process is updated via a SIGCHLD signal. Then the parent can do some other task or restart a new child as needed. However, sometimes the parent process is killed before its child is killed. In this case, the «parent of all processes,» the init process, becomes the new PPID (parent process ID). In some cases, these processes are called orphan processes.
When a process is killed, a ps listing may still show the process with a Z state. This is a zombie or defunct process. The process is dead and not being used. These processes are different from the orphan processes. They have completed execution but still find an entry in the process table.
Daemon Processes
Daemons are system-related background processes that often run with the permissions of root and services requests from other processes.
A daemon has no controlling terminal. It cannot open /dev/tty. If you do a «ps -ef» and look at the tty field, all daemons will have a ? for the tty.
To be precise, a daemon is a process that runs in the background, usually waiting for something to happen that it is capable of working with. For example, a printer daemon waiting for print commands.
If you have a program that calls for lengthy processing, then it’s worth to make it a daemon and run it in the background.
The top Command
The top command is a very useful tool for quickly showing processes sorted by various criteria.
It is an interactive diagnostic tool that updates frequently and shows information about physical and virtual memory, CPU usage, load averages, and your busy processes.
Here is the simple syntax to run top command and to see the statistics of CPU utilization by different processes −
Job ID Versus Process ID
Background and suspended processes are usually manipulated via job number (job ID). This number is different from the process ID and is used because it is shorter.
In addition, a job can consist of multiple processes running in a series or at the same time, in parallel. Using the job ID is easier than tracking individual processes.
Источник
Все, что вам нужно знать о процессах в Linux
Оригинал: All You Need To Know About Processes in Linux [Comprehensive Guide] Автор: Aaron Kili Дата публикации: 31 марта 2017 года Перевод: А. Кривошей Дата перевода: август 2017 г.
В этой статье мы дадим базовое понимание процессов и кратко рассмотрим управление процессами в Linux с помощью специальных команд. Процесс относится к выполнению программы — он представляет собой запущенный экземпляр программы, составленный из инструкций, данных, считанных из файлов, других программ, или полученных от пользователя.
Типы процессов
В Linux есть два основных типа процессов:
Процессы переднего плана (также известны как интерактивные процессы) — они инициализируются и контролируются в терминальной сессии. Другими словами, для запуска таких процессов в системе должен находиться пользователь, они не запускаются автоматически как часть системных служб. Фоновые процессы (также известны как неинтерактивные/автоматические процессы) — не подключены к терминалу. Они не ждут ввода от пользователя.
Что такое демоны
Это специальные типы фоновых процессов, которые запускаются при загрузке системы и остаются запущенными в виде служб, они не завершаются. Демоны запускаются как системные задачи, спонтанно. Тем не менее, пользователь может контролировать их через процесс init.
Создание процессов в Linux
Обычно новый процесс создается уже существующим процессом, который делает в памяти свою точную копию. Дочерний процесс получает то же окружение, что и его родительский процесс, отличается только номер ID.
Есть два распространенных способа создания нового процесса в Linux:
1. С помощью функции System(). Этот способ сравнительно прост, однако неэффективен и создает определенные риски с точки зрения безопасности. 2. С помощью функций fork() и exec() — более продвинутая техника с точки зрения гибкости, скорости и безопасности.
Как Linux идентифицирует процессы?
Поскольку Linux — многопользовательская система, и различные пользователи могут одновременно запускать разные программы, каждый запущенный экземпляр программы должен получать уникальный идентификатор от ядра системы. Программы идентифицируются по ID процесса (PID), а также по ID родительского процесса (PPID), поэтому процессы можно разделить на следующие категории:
Родительские процессы — это процессы, которые в процессе работы создают другие процессы. Дочерние процессы — это процессы, созданные другими процессами.
Процесс Init
Процесс Init — это родительский процесс для всех процессов в системе, это первая программа, которая исполняется при загрузке системы Linux; он управляет всеми другими процессами в системе. Init запускается непосредственно ядром системы, поэтому он в принципе не имеет родительского процесса.
Процесс Init всегда получает ID 1. Он функционирует как приемный родитель для всех осиротевших процессов.
Для определения ID процесса можно использовать команду pidof:
Найти ID процесса и ID родительского процесса для системной оболочки можно с помощью команд:
Запуск процессов в Linux
При старте команды или программы (например cloudcmd – CloudCommander), она запускает процесс в системе. Вы можете запустить процесс переднего плана (интерактивный), как показано ниже, он подключится к терминалу и пользователь сможет взаимодействовать с ним:
Фоновые процессы в Linux
Для запуска фонового процесса (неинтерактивного) используется символ &, при этом процесс не сможет читать ввод от пользователя, пока не будет перемещен на передний план.
Вы также можете отправить процесс на задний план, приостановив его с помощью [Ctrl + Z], это отправит сигнал SIGSTOP процессу, тем самым прекратив его работу; он простаивает:
Для продолжения выполнения приостановленного в фоне процесса, используется команда bg:
Для перевода процесса из фонового режима на передний план используется команда fg вместе с ID:
Состояние процесса в Linux
В зависимости от различных обстоятельств состояние процесса во время работы может меняться. В Linux процесс может находиться в следующих состояниях:
Running (работа) — процесс работает (он является текущим процессом в системе) или готов к работе (ждет выделения ресурсов процессора). Waiting (ожидание) — в этом состоянии процесс ждет события, которое должно запустить его, или выделения системных ресурсов. Кроме того, ядро системы делит процессы в состоянии ожидания на два типа: перываемые процессы, состояние ожидания которых может быть прервано сигналом, и непрерываемые, состояние ожидания которых может быть прервано только аппаратным способом. Stopped (остановка) — в этом состоянии процесс останавливает работу, обычно после получения соответствующего сигнала. Например, процесс может быть остановлен для отладки. Zombie (зомби) — процесс мертв, то есть он был остановлен, но в системе осталась выполняемая им задача.
Как просмотреть активные процессы в Linux
В Linux есть несколько утилит для просмотра запущенных в системе процессов, наиболее широко известны команды ps и top:
1. Команда ps
Она выводит информацию о выбранных активных процессах, как показано ниже.
2. top – утилита системного мониторинга
top — это мощная утилита, которая позволяет в режиме реального времени просматривать список запущенных процессов, как показано ниже:
3. glances – утилита системного мониторинга
glances — это сравнительно новая утилита для мониторинга активности системы с продвинутыми возможностями:
Есть также еще несколько полезных программ, которые вы можете использовать для просмотра списка активных процессов, почитать о них можно по ссылкам ниже.
Управление процессами в Linux
В Linux также имеются команды для управления процессами, например kill, pkill, pgrep и killall. Ниже приведено несколько примеров их использования:
Если вы хотите подробно изучить использование этих команд, информация по ссылкам ниже.
Обратите внимание, что с их помощью вы можете завршать зависшие приложения, которые тормозят вашу систему.
Отправка сигналов процессу
Фундаментальный способ управления процессами в Linux — это отправка им сигналов, которых имеется достаточно много. Посмотреть список всех сигналов можно с помощью команды:
Для отправки сигналов процессу используются описанные выше команды kill, pkill или pgrep. Однако программа ответит на сигнал, только если она запрограммирована распознавать такой сигнал.
Большинство сигналов предназначены для использования системой или программистами при написании кода. Следующие сигналы могут быть полезны пользователю:
SIGHUP 1 – отправляется процессу при закрытии контролирующего его терминала. SIGINT 2 – отправляется процессу контролирующим его терминалом, если пользователь прерывает работу процесса клавишами [Ctrl+C]. SIGQUIT 3 – отправляется процессу, если пользователь посылает сигнал выхода из программы [Ctrl+D]. SIGKILL 9 – этот сигнал немедленно завершает (убивает) процесс без выполнения любых операций очистки файлов, логов и т.д. SIGTERM 15 – это сигнал завершения работы программы (он по умоланию отправляется командой kill). SIGTSTP 20 – отправляется процессу контролирующим его терминалом с запросом на остановку (terminal stop); инициируется при нажатии [Ctrl+Z].
Ниже приведены примеры использования команд kill для завершения работы Firefox при его зависании с использованием PID:
Для завершения программы с использованием ее названия используются команды pkill или killall:
Изменение приоритета процесса
В Linux все активные процессы имеют определенное значение приоритета (nice). Процессы с более высоким приоритетом обычно получают больше процессорного времени, чем процессы с более низким приоритетом.
Однако пользователь с привилегиями root может менять приоритет с помощью команд nice и renice. В выводе команды top столбец NI отображает значения nice для процессов.
Вы можете использовать команду nice, чтобы задать значение nice процесса. Не забывайте, что обычный пользователь может присвоить процессу значение nice от 0 до 20, только если это процесс ему принадлежит. Отрицательные значения nice может использовать только пользователь root.
Для понижения приоритета процесса используется команда renice:
Другие статьи об управлении процессами в Linux вы найдете на странице «Процессы в Linux-системе».
