第十五章·Linux系统管理-进程管理
作者:快盘下载 人气:-曾老湿, 江湖人称曾老大。
进程基本概述
什么是进程 |
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比如：windows上安装的QQ，我们会将其称为QQ程序，那么当QQ运行之后，在任务管理器中，我们可以看到QQ程序在运行着，此时，我们称其为:QQ进程。
言简意赅总结：当我们运行一个程序，那么我们将该程序叫进程
注意： 1.当程序运行为进程后，系统会为该进程分配内存，以及运行的身份和权限。 2.在进程运行的过程中，服务器上回有各种状态来表示当前进程的指标信息。
进程是已启动的可执行程序的运行实例，进程有以下组成部分:
分配内存, 已分配内存的地址空间 安全属性, 进程的运行身份和权限 进程代码, 运行一个或多个的线程 进程状态, 进程运行后的多种状态 静态程序, 二进制文件, 静态/bin/ls, /usr/sbin/sshd 动态进程, 程序运行的过程, 有生命周期及运行状态
进程的运行环境，包括以下几个部分：
局部和全局变量 当前的调度上下文 分配给进程使用的系统资源，例如文件描述符、网络端口等 给进程分配对应的pid,ppid
监控进程状态
动态监控进程
进程的优先级[进阶]
什么是优先级 |
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优先级指的是优先享受资源，生活中的例子，比如...算了，太多了。
企业案例，Linux假死是怎么回事
什么是假死 |
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所谓假死，就是能ping通，但是ssh不上去；任何其他操作也都没反应，包括上面部署的nginx也打不开页面。
后台进程管理
什么是后台进程？ |
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通常进程都会在终端前台运行，但是一旦关闭终端，进程也会随着结束，那么此时我们就希望进程能在后台运行，就是将在前台运行的进程放到后台运行，这样即使我们关闭了终端也不影响进程的正常运行。
系统平均负载[进阶]
每次发现系统变慢时，我们通常做的第一件事，就是执行top或者uptime命令，来了解系统的负载情况。
[root@zls ~]# uptime 20:45:42 up 8:56, 3 users, load average: 0.01, 0.03, 0.05 #我们已经比较熟悉前面几个例子，他们分别是当前时间，系统运行时间，以及正在登陆用户数 #后面三个数依次是：过去1分钟,5分钟,15分钟的平均负载(Load Average)
什么是平均负载 |
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平均负载不就是单位时间内，CPU的使用率嘛？上面的,0.01不就是CPU的使用率是1% emmmmm...
如果这么理解的话，我还讲他干啥...
那到底如何理解平均负载：平均负载是指，单位时间内，系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，也就是平均活跃进程数
PS:平均负载与CPU使用率并没有直接关系。
可运行状态和不可中断状态是什么？ |
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1.可运行状态进程，是指正在使用CPU或者正在等待CPU的进程，也就是我们用PS命令看的处于R状态的进程
2.不可中断进程，（你在做什么事情的时候是不能被打断的呢？...不可描述）系统中最常见的是等待硬件设备的IO相应，也就是我们PS命令中看到的D状态（也成为Disk Sleep）的进程。
例如：当一个进程向磁盘读写数据时，为了保证数据的一致性，在得到磁盘回复前，他是不能被其他进程或者中断程序打断的，这个是后续的进程就处于不可中断的状态，如果此时进程强制被打断，kill -9 ... perfect准备好护照吧，有多远，走多远，千万别回来了。不可中断状态实际上是系统对进程和硬件设备的一种保护机制
因此，可以简单理解为，平均负载其实就是单位时间内的活跃进程数。
平均负载多少时合理？ |
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最理想的状态是每个CPU上都刚还运行着一个进程，这样每个CPU都得到了充分利用。所以在评判负载时，首先你要知道系统有几个CPU，这可以通过top命令获取，或grep 'model name' /proc/cpuinfo
例1： 架设现在在4，2，1核的CPU上，如果平均负载为2时，意味着什么呢？ 1.在4个CPU的系统上，意味着CPU有50%空闲。 2.在2个CPU的系统上，以为这所有的CPU都刚好完全被占用。 3.在1个CPU的系统上，则意味着有一半的进程竞争不到CPU。
那么...平均负载有三个数值，我们应该关注哪个呢？
实际上，我们都需要关注，就好比北京5月份的天气，如果只看晚上天气，感觉在过冬天，但是你结合了早上，中午，晚上三个时间点的温度来看，基本就可以全方位的了解这一天的天气情况了。
1.如果1分钟，5分钟，15分钟的三个值基本相同，或者相差不大，那就说明系统负载很平稳。 2.如果1分钟的值远小于15分钟的值，就说明系统像最近1分钟的负载在减少，而过去15分钟内却有很大的负载。 3.反过来，如果1分钟的大于15分钟，就说明最近1分钟的负载在增加，这种增加有可能只是临时的，也有可能还会持续上升...说的跟股票似的。所以要持续观察。（emmmm...一旦K线下降，就拋，割肉） 4.一旦1分钟的平均负载接近或超过了CPU的个数，就意味着，系统正在发生过载的问题，这时候就得分析问题了，并且要想办法优化。
架设我们在有2个CPU系统上看到平均负载为2.73，6.90，12.98那么说明在过去1分钟内，系统有136%的超载（2.73/2*100%=136%） 5分钟：（6.90/2*100%=345%） 15分钟：(12.98/2*100%=649%) 但整体趋势来看，系统负载是在逐步降低。
企业中平均负载多高需要重点关注呢？ |
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当平均负载高于CPU数量70%的时候，你就应该分析排查负载高的问题了，一旦负载过高，就可能导致进程相应变慢，进而影响服务的正常功能。 但70%这个数字并不是绝对的，最推荐的方法，还是把系统的平均负载监控起来，然后根据更多的历史数据，判断负载的变化趋势，当发现负载有明显升高的趋势时，比如说负载翻倍了，你再去做分析和调查。
平均负载与CPU的使用率有什么关系 |
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在十几工作中，我们经常容易把平均负载和CPU使用率混淆，所以在这里，我也做一个区分，可能你会感觉到疑惑，既然平均负载代表的是活跃进程数，那平均负载搞了，不就意味着CPU使用率高嘛？
我们还是要回到平均负载的含义上来，平均负载指的是每单位时间内，处于可运行状态和不可中断状态的进程数，所以，它不仅包括了正在使用CPU的进程数，还包括等待CPU和等待IO的进程数。
而CPU的使用率是单位时间内，CPU繁忙情况的统计，跟平均浮现在并不一定完全对应。 比如：
CPU密集型进程，使用大量的CPU会导致平均负载升高，此时这两者是一致的。 IO密集型进程，等待IO也会导致平均负载升高，但CPU使用率不一定很高。
大量等待CPU的进程调度也会导致平均负载升高，此时的CPU使用率也会比较高。
但是CPU的种类也分两种： CPU密集型 IO密集型
例如mysql服务器，就需要尽量选择使用IO密集型CPU
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平均负载案例分析实战 |
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下面我们以三个示例分别来看这三中情况，并用：stress、mpstat、pidstat等工具找出平均负载升高的根源
stress是Linux系统压力测试工具，这里我们用作异常进程模拟平均负载升高的场景。
mpstat是多核CPU性能分析工具，用来实时检查每个CPU的性能指标，以及所有CPU的平均指标。
pidstat是一个常用的进程性能分析工具，用来实时查看进程的CPU，内存，IO，以及上下文切换等性能指标。
#安装stress命令 [root@zls ~]# yum install -y stress
案例一：CPU密集型
我们在第一个中断运行stress命令，模拟一个CPU使用率100%的场景：
#第一个终端执行 [root@zls ~]# stress --cpu 1 --timeout 600 #第二个终端查看 [root@zls ~]# uptime 22:04:12 up 10:15, 4 users, load average: 1.98, 0.57, 0.22 #高亮显示变化区域 [root@zls ~]# watch -d uptime Every 2.0s: uptime Sun Jul 14 22:05:16 2019 22:05:16 up 10:16, 4 users, load average: 2.84, 1.05, 0.41
使用mpstat查看CPU使用率的变化情况
[root@zls ~]# mpstat -P ALL 5 Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls) 2019年07月14日 _x86_64_ (1 CPU) 22时08分51秒 CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle 22时08分56秒 all 99.20 0.00 0.80 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 22时08分56秒 0 99.20 0.00 0.80 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 22时08分56秒 CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle 22时09分01秒 all 99.60 0.00 0.40 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 22时09分01秒 0 99.60 0.00 0.40 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
从终端2可以看到，1分钟平均负载会慢慢增加到2.00，而从终端三中还可以看到，正好有一个CPU的使用率为100%，但他的IOwait只有0，这说明平均负载的升高正式由于CPU使用率为100%，那么到底哪个进程导致CPU使用率为100%呢？可以使用pidstat来查询
#间隔5秒输出一组数据 [root@zls ~]# pidstat -u 5 1 Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls) 2019年07月14日 _x86_64_ (1 CPU) 22时14分00秒 UID PID %usr %system %guest %CPU CPU Command 22时14分05秒 0 8349 0.00 0.20 0.00 0.20 0 kworker/0:3 22时14分05秒 0 9903 99.60 0.00 0.00 99.60 0 stress 平均时间: UID PID %usr %system %guest %CPU CPU Command 平均时间: 0 8349 0.00 0.20 0.00 0.20 - kworker/0:3 平均时间: 0 9903 99.60 0.00 0.00 99.60 - stress
案例二：I/O密集型
还是使用stress命令，但是这次模拟IO的压力
[root@zls ~]# stress --io 1 --timeout 600s
在第二个终端运行uptime查看平均负载的变化情况
[root@zls ~]# watch -d uptime Every 2.0s: uptime Sun Jul 14 22:17:38 2019 22:17:38 up 10:28, 4 users, load average: 2.47, 2.25, 1.61
在第三个终端运行mpstat查看CPU使用率的变化情况
[root@zls ~]# mpstat -P ALL 5 Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls) 2019年07月14日 _x86_64_ (1 CPU) 22时19分32秒 CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle 22时19分37秒 all 2.78 0.00 97.22 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 22时19分37秒 0 2.78 0.00 97.22 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 22时19分37秒 CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle 22时19分42秒 all 3.01 0.00 96.99 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 22时19分42秒 0 3.01 0.00 96.99 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 #发现CPU与内核打交道的sys占用非常高
那么到底哪个进程导致iowait这么高呢？
[root@zls ~]# pidstat -u 5 1 Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls) 2019年07月14日 _x86_64_ (1 CPU) 22时20分59秒 UID PID %usr %system %guest %CPU CPU Command 22时21分04秒 0 6900 0.00 0.20 0.00 0.20 0 kworker/0:0 22时21分04秒 0 10104 2.76 83.07 0.00 85.83 0 stress 22时21分04秒 0 10105 0.00 10.63 0.00 10.63 0 kworker/u256:2 平均时间: UID PID %usr %system %guest %CPU CPU Command 平均时间: 0 6900 0.00 0.20 0.00 0.20 - kworker/0:0 平均时间: 0 10104 2.76 83.07 0.00 85.83 - stress 平均时间: 0 10105 0.00 10.63 0.00 10.63 - kworker/u256:2
这时候发现看到的数据比较少，需要更新一下命令：
#下载新版本的包 [root@zls ~]# wget http://pagesperso-orange.fr/sebastien.godard/sysstat-11.7.3-1.x86_64.rpm #升级到新版本 [root@zls ~]# rpm -Uvh sysstat-11.7.3-1.x86_64.rpm 准备中... ################################# [100%] 正在升级/安装... 1:sysstat-11.7.3-1 ################################# [ 50%] 正在清理/删除... 2:sysstat-10.1.5-17.el7 ################################# [100%]
然后再次查看结果,明显显示的数据多了
[root@zls ~]# pidstat -u 5 1 Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls) 2019年07月14日 _x86_64_ (1 CPU) 22时24分40秒 UID PID %usr %system %guest %wait %CPU CPU Command 22时24分45秒 0 281 0.00 0.20 0.00 0.40 0.20 0 xfsaild/sda3 22时24分45秒 0 10104 2.99 82.67 0.00 0.00 85.66 0 stress 22时24分45秒 0 10105 0.00 8.76 0.00 92.43 8.76 0 kworker/u256:2 22时24分45秒 0 10118 0.20 0.40 0.00 0.00 0.60 0 watch 22时24分45秒 0 10439 0.00 3.98 0.00 94.82 3.98 0 kworker/u256:3 22时24分45秒 0 11007 0.00 0.20 0.00 0.00 0.20 0 pidstat 平均时间: UID PID %usr %system %guest %wait %CPU CPU Command 平均时间: 0 281 0.00 0.20 0.00 0.40 0.20 - xfsaild/sda3 平均时间: 0 10104 2.99 82.67 0.00 0.00 85.66 - stress 平均时间: 0 10105 0.00 8.76 0.00 92.43 8.76 - kworker/u256:2 平均时间: 0 10118 0.20 0.40 0.00 0.00 0.60 - watch 平均时间: 0 10439 0.00 3.98 0.00 94.82 3.98 - kworker/u256:3 平均时间: 0 11007 0.00 0.20 0.00 0.00 0.20 - pidstat
案例三：大量进程的场景
当系统运行进程超出CPU运行能力时，就会出现等待CPU的进程。
1.首先，我们还是使用stress命令，模拟的是多个进程
[root@zls ~]# stress -c 4 --timeout 600
2.由于系统只有一个CPU，明显比4个进程要少的多。因此，系统的CPU处于严重过载状态
[root@zls ~]# Every 2.0s: uptime Sun Jul 14 22:28:50 2019 22:28:50 up 10:39, 4 users, load average: 3.96, 3.89, 3.00
3.在运行pidstat命令来查看一下进程的情况
[root@zls ~]# pidstat -u 5 1 Linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls) 2019年07月14日 _x86_64_ (1 CPU) 22时31分12秒 UID PID %usr %system %guest %wait %CPU CPU Command 22时31分17秒 0 11317 24.75 0.00 0.00 75.05 24.75 0 stress 22时31分17秒 0 11318 24.95 0.00 0.00 75.45 24.95 0 stress 22时31分17秒 0 11319 24.75 0.00 0.00 75.25 24.75 0 stress 22时31分17秒 0 11320 24.75 0.00 0.00 75.45 24.75 0 stress 22时31分17秒 0 11381 0.20 0.40 0.00 0.00 0.60 0 watch 22时31分17秒 0 11665 0.00 0.20 0.00 0.00 0.20 0 pidstat 平均时间: UID PID %usr %system %guest %wait %CPU CPU Command 平均时间: 0 11317 24.75 0.00 0.00 75.05 24.75 - stress 平均时间: 0 11318 24.95 0.00 0.00 75.45 24.95 - stress 平均时间: 0 11319 24.75 0.00 0.00 75.25 24.75 - stress 平均时间: 0 11320 24.75 0.00 0.00 75.45 24.75 - stress 平均时间: 0 11381 0.20 0.40 0.00 0.00 0.60 - watch 平均时间: 0 11665 0.00 0.20 0.00 0.00 0.20 - pidstat
总结：
1.平均负载高有可能是CPU密集型进程导致的 2.平均负载高并不一定代表CPU的使用率就一定高，还有可能是I/O繁忙 3.当发现负载高时，可以使用mpstat、pidstat等工具，快速定位到，负载高的原因，从而做出处理
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