Linux 进程显示

简介

进程管理是 Linux 系统管理的一个基本方面。你在 Linux 中运行的每个程序或命令都会创建一个进程，监控这些进程对于维护系统性能和解决问题至关重要。

本实验将指导你掌握 ps 命令，这是一个用于监控和管理 Linux 系统上运行的进程的强大工具。通过了解如何使用 ps 命令及其各种选项，你将能够随时深入了解系统中正在发生的情况。

在整个实验过程中，你将学习如何以不同格式显示进程、查看所有系统进程，以及理解 ps 可以提供的关于每个进程的详细信息。

Skills Graph

理解基本进程信息

在 Linux 中，每个正在运行的程序或命令都由一个进程表示。每个进程都有一个唯一的标识符，称为进程 ID（Process ID，PID）。ps 命令允许你查看这些进程并获取有关它们的信息。

让我们从探索 ps 命令的基本用法开始。

基本的 ps 命令

1. 在 LabEx 环境中打开你的终端。你应该从 ~/project 目录开始。

2. 输入以下命令并按回车键：

ps

3. 你将看到类似如下的输出：

  PID TTY          TIME CMD
  188 pts/0    00:00:00 zsh
  449 pts/0    00:00:00 ps

让我们来理解这个输出的含义：

• PID：进程 ID，分配给每个进程的唯一编号
• TTY：终端类型，指示进程在哪个终端上运行
• TIME：进程使用的 CPU 时间量
• CMD：启动该进程的命令

在这个例子中，你可以看到：

• zsh shell 进程（你当前的终端会话）
• 你刚刚运行的 ps 命令

默认的 ps 命令只显示与你当前终端会话关联的进程。这对于快速检查你最近执行了哪些命令很有用，但它并不能让你全面了解系统中正在发生的情况。

尝试运行另一个命令，然后再次运行 ps 命令，看看输出有什么变化：

echo "Hello, world"
ps

你会注意到 echo 命令没有出现在进程列表中。这是因为它启动并很快结束了，以至于在你执行 ps 命令时它已经不再运行了。

查看所有系统进程

在上一步中，你了解到基本的 ps 命令仅显示与你当前终端相关的进程。然而，一个典型的 Linux 系统会同时运行许多进程，其中大多数与你的终端会话并无直接关联。

若要更全面地了解系统中正在发生的情况，你可以在 ps 命令中使用 -e 选项。

使用 ps -e 查看所有进程

1. 在你的终端中，输入以下命令并按下回车键：

ps -e

2. 你将看到一个长得多的进程列表，类似于：

  PID TTY          TIME CMD
    1 ?        00:00:00 init.sh
   22 ?        00:00:00 supervisord
   23 ?        00:00:00 sshd
   32 ?        00:00:00 dbus-daemon
   35 ?        00:00:00 xfce4-session
   ···

此输出显示了系统上运行的所有进程，而不仅仅是与你的终端相关的进程。注意，许多进程在 TTY 列中显示为 ?。这表明这些进程与任何终端都没有关联。

理解系统进程

你所看到的许多进程都是在后台运行的系统服务。例如：

• init.sh（PID 1）是系统启动时启动的第一个进程
• supervisord 是一个进程控制系统
• sshd 是 SSH 服务器守护进程
• dbus-daemon 是 D-Bus 消息总线守护进程
• xfce4-session 是 Xfce 桌面环境的一部分

这些进程处理各种系统功能，并提供使你的 Linux 系统能够正常使用的服务。

统计进程数量

如果你想知道系统当前正在运行多少个进程，可以将 ps -e 的输出通过管道传递给 wc 命令：

ps -e | wc -l

显示的数字代表系统上正在运行的进程总数，再加上标题的一行。

显示详细的进程信息

既然你已经能够查看系统上运行的所有进程，接下来让我们学习如何获取每个进程的更详细信息。ps 命令的 -f 选项可以提供“完整格式”的列表，并包含额外的详细信息。

使用 ps -ef 获取详细信息

1. 在你的终端中，输入以下命令并按下回车键：

ps -ef

2. 你将看到类似如下的输出：

UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root           1       0  0 16:45 ?        00:00:00 /bin/bash /etc/shiyanlou/sbin/init.sh
root          22       1  0 16:45 ?        00:00:00 /usr/bin/python3 /usr/bin/supervisord -n
root          23      22  0 16:45 ?        00:00:00 sshd: /usr/sbin/sshd -D [listener] 0 of 10-100 startups
labex        188     187  0 16:46 pts/0    00:00:00 -zsh
labex        677     188  0 16:55 pts/0    00:00:00 ps -ef

这种格式提供了关于每个进程的更详细信息：

• UID：进程所有者的用户 ID
• PID：进程 ID
• PPID：父进程 ID（启动此进程的进程）
• C：CPU 使用率
• STIME：进程的启动时间
• TTY：与进程关联的终端
• TIME：进程使用的 CPU 时间
• CMD：带有参数的完整命令

理解进程关系

PPID 列对于理解进程之间的关系特别有用。除了第一个进程外，每个进程都是由另一个进程启动的，从而形成了父子关系。

例如，在上面的输出中：

• PID 为 1 的进程（init.sh）的 PPID 为 0（它是第一个进程）
• PID 为 22 的进程（supervisord）的 PPID 为 1（它由 init.sh 启动）
• PID 为 23 的进程（sshd）的 PPID 为 22（它由 supervisord 启动）

这种层次关系形成了一个“进程树”，你可以使用像 pstree 这样的专业工具来可视化它（本实验未涉及）。

过滤进程信息

你可以将 ps 与 grep 结合使用来过滤特定的进程。例如，要查找所有与 zsh shell 相关的进程：

ps -ef | grep zsh

这将显示命令名称中包含“zsh”的所有进程。

尝试在你的系统上搜索其他进程：

ps -ef | grep bash

ps 与过滤工具的这种结合使其成为系统监控和故障排除的强大命令。

进程信息排序和高级选项

既然你已经了解了基本的进程信息和详细列表，接下来让我们探索一些能让 ps 命令更加实用的额外选项。

使用 ps 自定义格式

ps 命令允许你创建包含你感兴趣的特定信息的自定义输出。-o 选项可让你指定要显示的列：

ps -eo pid,ppid,cmd,%cpu,%mem --sort=-%cpu

此命令将显示：

• 进程 ID（pid）
• 父进程 ID（ppid）
• 命令（cmd）
• CPU 使用率百分比（%cpu）
• 内存使用率百分比（%mem）

--sort=-%cpu 参数会按 CPU 使用率对进程进行降序排序（%cpu 前的减号表示降序）。

你应该会看到类似如下的输出：

  PID  PPID CMD                         %CPU %MEM
  789   788 ps -eo pid,ppid,cmd,%cpu,%  0.0  0.1
  188   187 -zsh                        0.0  0.1
   35    34 xfce4-session               0.0  0.2
   32     1 /usr/bin/dbus-daemon --sys  0.0  0.0
   23    22 sshd: /usr/sbin/sshd -D [l  0.0  0.1
   22     1 /usr/bin/python3 /usr/bin/  0.0  0.2
    1     0 /bin/bash /etc/shiyanlou/s  0.0  0.0

查找内存占用大的进程

如果你想找出哪些进程占用的内存最多，可以改为按内存使用率排序：

ps -eo pid,user,cmd,%mem --sort=-%mem | head -n 6

此命令将显示占用内存最多的前 5 个进程（加上标题行），并列出它们的 PID、用户、命令和内存使用率百分比。

理解进程状态

进程可以处于不同的状态。让我们查看这些信息：

ps -eo pid,stat,cmd

STAT 列使用单字母代码显示进程状态：

• R：正在运行或可运行
• S：处于可中断的睡眠等待状态
• D：不可中断的睡眠状态（通常是进行 I/O 操作）
• Z：僵尸进程
• T：已停止或正在被跟踪

状态字母后面可能会出现其他字符：

• <：高优先级
• N：低优先级
• s：会话领导者
• +：处于前台进程组

这些信息有助于你了解进程在任何给定时刻的运行情况。

使用 pstree 进行层次化查看

虽然 pstree 命令本身不属于 ps 命令，但它可以以可视化的方式展示进程的层次结构：

pstree

它以树状格式显示进程之间的关系，让你更容易理解进程之间的关联。

实时进程监控

虽然 ps 命令可以提供特定时刻的进程快照，但有时你需要持续监控进程。在这一步中，我们将探索用于实时进程监控的工具。

使用 top 命令

top 命令可以动态实时地查看正在运行的系统。它会显示系统摘要信息以及 Linux 内核当前管理的进程或线程列表。

运行以下命令：

top

你会看到类似如下的内容：

top - 17:15:23 up 30 min,  1 user,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
Tasks:  31 total,   1 running,  30 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.0 us,  0.3 sy,  0.0 ni, 99.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   1975.1 total,   1558.7 free,    180.4 used,    236.1 buff/cache
MiB Swap:    975.0 total,    975.0 free,      0.0 used.   1651.3 avail Mem

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
    1 root      20   0    8988   3208   2556 S   0.0   0.2   0:00.07 init.sh
   22 root      20   0   39528   8596   6088 S   0.0   0.4   0:00.20 supervisord
   23 root      20   0   12128   6788   5864 S   0.0   0.3   0:00.00 sshd
   ...

输出分为两部分：

1. 系统摘要（前 5 行）
2. 进程列表（默认按 CPU 使用率排序）

要退出 top，按 q 键。

理解 top 输出

系统摘要提供以下信息：

• 系统运行时间和负载平均值
• 按状态（运行、睡眠、停止、僵尸）统计的任务数量
• CPU 使用率细分
• 内存和交换空间使用情况

进程列表显示以下信息：

• PID：进程 ID
• USER：用户所有者
• PR：优先级
• NI：谦让值（nice 值）
• VIRT：使用的虚拟内存
• RES：使用的常驻内存
• SHR：共享内存
• S：进程状态
• %CPU：CPU 使用率
• %MEM：内存使用率
• TIME+：使用的 CPU 时间
• COMMAND：命令名称

top 中的交互式命令

当 top 运行时，你可以使用各种键盘命令与之交互：

• 按 M 按内存使用率排序
• 按 P 按 CPU 使用率排序
• 按 k 后输入 PID 来终止进程
• 按 h 获取帮助

在运行 top 时尝试按 M，查看按内存使用率排序的进程。

将 watch 命令与 ps 结合使用

另一种实时监控的方法是将 watch 命令与 ps 结合使用。这会定期运行一个命令并显示输出，让你可以看到随时间的变化。

watch -n 1 'ps -eo pid,ppid,cmd,%cpu,%mem --sort=-%cpu | head -n 6'

这会每秒刷新一次，并显示占用 CPU 最多的前 5 个进程。

要退出 watch，按 Ctrl+C。

将 ps 与 watch 等实用工具结合使用，能让你具备强大的实时监控系统进程的能力。

总结

在整个实验中，你学习了使用 ps 命令及相关工具在 Linux 系统中监控和管理进程的重要技能。以下是你所学内容的回顾：

1. 基本进程信息：你学会了使用基本的 ps 命令查看与当前终端会话相关的进程，了解了包括 PID、TTY、TIME 和 CMD 在内的基本输出格式。

2. 系统级进程查看：你掌握了使用 ps -e 查看系统上运行的所有进程，而不仅仅是与你的终端相关的进程。

3. 详细进程信息：你探索了 ps -ef 命令，以获取有关进程的详细信息，包括用户 ID、父进程 ID、启动时间和完整的命令行。

4. 高级排序和格式化：你了解了如何使用 ps -eo 和 --sort 参数创建包含特定列和排序选项的自定义输出。

5. 实时监控：你学会了使用 top 命令动态实时查看进程，以及如何将 ps 与 watch 等其他实用工具结合使用进行持续监控。

这些技能是 Linux 环境中系统管理、故障排除和性能监控的基础。了解哪些进程正在运行以及它们如何消耗系统资源，对于维护系统健康和诊断问题至关重要。

当你继续使用 Linux 系统时，有效监控和管理进程的能力将是你最宝贵的技能之一。