如何显示 Linux 进程详细信息

简介

本教程将全面概述 Linux 进程，涵盖基本概念、生命周期、属性以及不同类型的进程。你将学习如何使用各种命令和工具来监控和管理 Linux 进程，从而能够有效地对 Linux 系统进行故障排除和优化。

Skills Graph

Linux 进程基础

Linux 进程是操作系统的基本构建块。进程是正在执行的计算机程序的一个实例。它代表计算机处理器对一组指令的执行。在本节中，我们将探讨 Linux 进程的基本概念、生命周期、属性以及不同类型。

进程生命周期

Linux 进程的生命周期可以用状态图来表示。进程可以处于的主要状态有：

当创建一个新进程时，它进入 NEW 状态。然后它转换到 READY 状态，等待被调度执行。一旦被调度，进程进入 RUNNING 状态，在该状态下它使用 CPU。正在运行的进程要么在 I/O 操作被阻塞时转换到 WAITING 状态，要么在执行完成时转换到 TERMINATED 状态。

进程属性

每个 Linux 进程都有一组定义其状态和特征的属性。一些关键的进程属性如下：

可以使用各种 Linux 命令和系统调用来访问和操作这些属性。

进程类型

Linux 支持不同类型的进程，每种进程都有其自身的特点和用例：

1. 前台进程：这些是与用户的终端会话直接相关的交互式进程。
2. 后台进程：这些是非交互式进程，在后台运行，无需用户直接交互。
3. 守护进程：这些是持续运行的后台进程，提供系统级服务。
4. 轻量级进程（线程）：这些是共享相同内存空间和资源的进程，允许进行高效的并行执行。

了解不同的进程类型及其用例对于在 Linux 环境中进行有效的进程管理至关重要。

监控 Linux 进程

对于系统管理员和开发人员来说，有效地监控和检查 Linux 进程对于了解系统状态和排查问题至关重要。Linux 为此提供了各种工具和命令。在本节中，我们将探讨一些常用的进程监控实用工具。

ps 命令

ps（进程状态）命令是检查正在运行的进程的基本工具。它允许你查看有关进程当前状态的信息，例如它们的进程 ID（PID）、用户、CPU 和内存使用情况等等。以下是使用 ps 命令的示例：

$ ps aux
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1 0.0 0.4 18240 4424? Ss Apr04 0:01 /sbin/init
root 2 0.0 0.0 0 0? S Apr04 0:00 [kthreadd]
root 3 0.0 0.0 0 0? I 0:00 [rcu_gp] < Apr04

可以使用各种选项对 ps 命令进行定制，以显示特定的进程信息。

top 命令

top 命令提供了系统上正在运行的进程的实时动态视图。它显示诸如 CPU 和内存利用率等信息，以及详细的进程级指标。top 命令会定期更新显示内容，使你能够实时监控系统活动。

top - 12:34:56 up 123 days, 12:34,  1 user,  load average: 0.15, 0.20, 0.18
Tasks: 295 total,   1 running, 294 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  2.0 us,  1.0 sy,  0.0 ni, 97.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  3921224 total,   378164 free,  1509596 used,  2033464 buff/cache
KiB Swap:  2097148 total,  2097148 free,        0 used.  1728312 avail Mem

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
    1 root      20   0  118240   4424   2876 S  0.0  0.1   0:01.20 systemd
    2 root      20   0       0      0      0 S  0.0  0.0   0:00.00 kthreadd

pstree 命令

pstree 命令显示正在运行的进程的层次结构视图，展示它们之间的父子关系。这对于理解系统内的进程结构和依赖关系很有用。

$ pstree
systemd─┬─accounts-daemon───2*[{accounts-daemon}]
        ├─agetty
        ├─atd
        ├─cron
        ├─dbus-daemon
        ├─dockerd─┬─containerd─┬─containerd-shim─┬─nginx───2*[nginx]
        │         │            └─2*[containerd-shim]
        │         └─7*[{dockerd}]
        ├─irqbalance
        ├─networkd-dispat
        ├─rsyslogd───2*[{rsyslogd}]
        ├─snapd───14*[{snapd}]
        ├─sshd───sshd───bash───pstree
        ├─systemd-journal
        ├─systemd-logind
        ├─systemd-network
        ├─systemd-resolve
        └─systemd-timesyn

这些进程监控工具为你深入了解 Linux 系统的状态和行为提供了有价值的见解，使你能够更有效地识别和排查问题。

管理 Linux 进程

除了监控正在运行的进程外，Linux 还提供了丰富的工具和技术来管理进程。这包括创建新进程、控制它们的执行以及调整它们的资源分配。在本节中，我们将探讨 Linux 环境中进程管理的各个方面。

进程创建

Linux 中使用 fork() 系统调用来创建新进程，该调用会创建一个子进程，它是父进程的副本。子进程继承父进程的环境，包括内存、打开的文件和其他资源。在 fork() 之后，子进程可以使用 exec() 系统调用来执行不同的程序。

以下是在 C 语言中创建新进程的示例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("子进程 (PID: %d)\n", getpid());
    } else if (pid > 0) {
        // 父进程
        printf("父进程 (PID: %d, 子进程 PID: %d)\n", getpid(), pid);
    } else {
        // Fork 失败
        printf("Fork 失败\n");
    }
    return 0;
}

进程控制

Linux 提供了各种命令和系统调用来控制进程的执行。一些常见操作包括：

• 使用 kill 命令或 kill() 系统调向进程发送信号
• 使用 stop 和 continue 命令暂停和恢复进程
• 使用 nice 命令或 setpriority() 系统调更改进程的优先级

这些进程控制机制使你能够管理正在运行的进程的行为和资源分配。

进程调度

Linux 内核使用一种抢占式的、基于优先级的调度算法来确定在任何给定时间应该执行哪个进程。进程被分配一个优先级值，可以使用 nice 命令或 setpriority() 系统调进行调整。

内核的调度器负责根据进程优先级、CPU 利用率和 I/O 操作等因素选择下一个要运行的进程。了解进程调度机制可以帮助你优化 Linux 系统的性能。

通过掌握创建、控制和调度进程的技术，你可以有效地管理 Linux 系统上应用程序和服务的执行，确保最佳性能和资源利用率。

总结

在本教程中，你已经学习了 Linux 进程的基本概念，包括它们的生命周期、属性以及不同类型。你还探索了用于监控和管理 Linux 系统上进程的工具和命令。通过了解 Linux 进程的内部工作原理，你现在可以有效地对 Linux 系统进行故障排除和优化其性能，确保它们平稳高效地运行。