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【Linux笔记】进程管理章节笔记

news 来源：原创 2025/9/1 11:36:33

一、进程与线程的概念

1、进程

1）概念

进程是程序的执行实例，拥有独立的资源（如内存、文件描述符等）。每个进程在创建时会被分配唯一的进程ID，即为PID，也叫进程编号。

2）特点

资源隔离：进程拥有独立的虚拟地址空间。
独立性：进程崩溃通常不会直接影响其他进程，代表了其高隔离性的特点。
通信成本高：进程间通信（IPC）需通过管道、共享内存、信号、消息队列等机制。
创建开销大：fork()系统调用会复制父进程的上下文。

2、线程

1）概念

线程是进程内的执行单元，共享进程的资源（如内存、文件句柄），但拥有独立的栈和寄存器上下文。

2）特点

资源共享：线程直接共享进程的内存、全局变量等，通信更高效。
轻量级：线程创建和切换的开销远小于进程。
同步需求：共享资源需通过互斥锁（mutex）、信号量（semaphore） 等机制避免竞态条件。
风险：一个线程崩溃可能导致整个进程终止（共享地址空间）。

3、进程和线程之间的联系与对比

1）联系：

同一进程内的线程共享同一个进程ID（PID），但每个线程有唯一的线程ID（TID）。

2）对比：

特性	进程	线程
资源隔离	完全独立（虚拟地址空间、文件描述符等）	共享进程资源（内存、文件等）
创建开销	较高（需复制内存、文件描述符等）	较低（共享资源，仅分配栈和寄存器）
通信方式	IPC（管道、共享内存等）	直接读写共享内存（需同步）
容错性	一个进程崩溃不影响其他进程	一个线程崩溃可能导致整个进程终止
典型应用场景	需要高隔离性的任务	高并发、资源共享的任务

二、进程的各种状态

在Linux系统中，进程的生命周期由一系列状态组成，这些状态反映了进程在操作系统调度管理下的行为。

Linux内核通过struct task_struct（在include/linux/sched.h里）管理进程状态。进程状态用以下来表示：

R状态——TASK_RUNNING——运行/就绪状态
- 进程正在CPU上执行或处于就绪队列中等待被调度。
- 如：一个正在执行计算的进程，或等待CPU时间片分配的进程。
S状态——TASK_INTERRUPTIBLE——可中断睡眠
- 进程因等待某个事件（如I/O操作完成、信号到达）而暂停执行。
- 可以被信号（如SIGKILL）或事件唤醒。
- 如：进程调用read()等待用户输入时进入此状态。
D状态——TASK_UNINTERRUPTIBLE——不可中断睡眠
- 进程正在等待硬件资源（如磁盘I/O），不能被信号中断。
- 通常出现在关键内核操作中，需等待操作完成。
- 如：进程等待磁盘写入完成时进入此状态（常见于D状态）。
T状态——TASK_STOPPED——停止状态
- 进程被外部信号（如SIGSTOP）暂停执行，需通过信号（如SIGCONT）恢复。
- 如：调试器暂停程序执行时，进程进入此状态。
Z状态——TASK_ZOMBIE——僵尸状态
- 进程已终止，但其退出状态尚未被父进程回收（通过wait()系统调用）。
- 保留进程描述符（PID）直到父进程处理。
- 如：父进程未及时回收子进程时，子进程变为僵尸。
EXIT_DEAD——终止状态
- 进程最终状态，表示资源已完全释放（短暂存在，用户通常不可见）。

三、查看进程状态的相关命令

查看进程状态的命令有（常用）：ps、ps ax、ps aux、pgrep、pidof、top

1、ps相关命令（ps、ps ax、ps aux）

ps命令的常用参数表

参数	说明	示例
基础选项
`a`	显示所有用户的进程（包括其他用户）。	`ps a`
`x`	显示无控制终端的进程（如守护进程）。	`ps x`
`ax`	组合使用：显示所有进程（包括无终端的进程）。	`ps ax`
信息控制
`-o <字段>`	自定义输出字段（支持 `pid`, `user`, `%cpu`, `comm`, `tty`, `stat` 等）。	`ps axo pid,user,comm,%cpu`
`u`	显示详细资源占用（用户、CPU、内存等，类似 `ps aux`）。	`ps aux`
`-e`	显示所有进程（等效于 `ax`，但属于Unix风格参数）。	`ps -e`
筛选过滤
`-p <PID>`	显示指定PID的进程。	`ps ax -p 1234`
`-U <用户>`	显示指定用户的进程。	`ps ax -U root`
`-C <命令>`	按进程名过滤（支持部分匹配）。	`ps ax -C nginx`
`--ppid <PID>`	显示父进程为指定PID的子进程。	`ps ax --ppid 1`
格式化输出
`--sort`	按字段排序（`+%cpu` 升序，`-%mem` 降序）。	`ps ax --sort=-%cpu`
`-H`	显示进程层级关系（树形结构）。	`ps axH`
`-f`	显示完整格式（包括命令行参数）。	`ps axf`
线程查看
`-L`	显示线程（LWP列）。	`ps axL`
`-T`	显示线程（SPID列）。	`ps axT`

ps ax的默认输出列

列名	说明	示例
PID	进程的唯一标识符（Process ID）。	`1234`
TTY	进程关联的终端设备： - `?`：无控制终端（如守护进程）。 - `pts/0`：虚拟终端或SSH会话。	`?` 或 `pts/0`
STAT	进程状态（由多个字符组成，见下方详细说明）。	`Ss`, `R+`, `D`
TIME	进程累计占用CPU的时间（格式为`分钟:秒`）。	`00:01`, `10:23`
COMMAND	启动进程的命令名称或命令行参数： - `[]` 表示内核线程。	`/usr/bin/nginx`, `[kworker]`

ps aux的默认输出列

列名	说明	示例
USER	进程的所有者（用户账号）。	`root`, `nginx`
PID	进程的唯一标识符（Process ID）。	`1234`
%CPU	进程占用CPU的百分比（单位：%），基于最近一次刷新周期内的使用情况。	`0.5`, `99.0`
%MEM	进程占用物理内存的百分比（单位：%）。	`2.3`, `15.8`
VSZ	虚拟内存大小（Virtual Memory Size，单位：KB），即进程申请的虚拟内存总量。	`123456`（约123MB）
RSS	实际使用的物理内存（Resident Set Size，单位：KB），即进程当前占用的非交换内存。	`65432`（约65MB）
TTY	进程关联的终端设备： - `?`：无控制终端（如守护进程）。 - `pts/0`：虚拟终端或SSH会话。	`?` 或 `pts/0`
STAT	进程状态（由多个字符组成，见下方详细说明）。	`Ss`, `R+`, `Dl`
START	进程启动时间（格式为小时:分钟或日期，取决于运行时长）。	`10:00`, `Jan01`
TIME	进程累计占用CPU的时间（格式为`分钟:秒`）。	`00:01`, `120:45`
COMMAND	启动进程的命令名称或命令行参数： - `[]` 表示内核线程。	`/usr/bin/nginx`, `[kworker]`

2、pgrep

`pgrep` 命令核心作用

pgrep 用于根据 进程名、用户、组等条件快速查找进程PID，默认仅输出匹配的进程ID（PID）。
与ps/grep组合相比，pgrep更高效且语法简洁。

`pgrep` 默认输出信息

输出内容	说明	示例
PID	匹配条件的进程ID（每行一个）。	`1234` `5678`

pgrep的显示参数

参数	说明	输出新增内容	示例
基础过滤
`-u <用户>`	按用户过滤进程（用户名或UID）。	无，仅PID	`pgrep -u root`
`-G <组>`	按组过滤进程（组名或GID）。	无，仅PID	`pgrep -G www-data`
`-x`	精确匹配进程名（需全名匹配）。	无，仅PID	`pgrep -x sshd`
输出控制
`-l`	显示进程名（与PID一同输出）。	`进程名`	`1234: nginx`
`-a`	显示完整命令行（需结合`-l`）。	`完整命令`	`1234: nginx: worker process`
`-c`	输出匹配进程的数量（计数）。	数字	`3`
`-d <分隔符>`	自定义PID分隔符（默认为换行）。	无，格式变化	`pgrep -d ',' nginx` → `1234,5678`
信号与状态
`-f`	匹配完整命令行（而非仅进程名）。	无，过滤条件变化	`pgrep -f "nginx -g"`
`-n`	仅显示最新（最近启动）的进程PID。	无，仅PID	`pgrep -n nginx`
`-o`	仅显示最旧（最早启动）的进程PID。	无，仅PID	`pgrep -o nginx`

3、pidof

命令：

pidof 进程名称示例
pidof nginx      # 输出：1234 5678 （多个nginx进程的PID）
pidof sshd       # 输出：8910       （sshd守护进程的PID）

显示单个PID（-s）

pidof -s <进程名>  # 仅返回一个PID（通常是最新的进程）示例
pidof -s python3  # 输出：9999 （最近启动的Python3进程PID）

常用参数表

参数	说明
`-s`	仅返回一个PID（单实例进程适用）。
`-c`	仅返回与当前运行环境相同根目录（chroot）下的进程PID。
`-x`	同时匹配执行该脚本的Shell进程PID（用于脚本文件）。
`-o <PID>`	排除指定PID的进程（可多次使用，如 `-o 1234 -o 5678`）。
`-d <分隔符>`	自定义PID分隔符（默认是空格）。

4、top

top 是 Linux 系统中用于 实时监控系统资源使用情况和进程状态 的核心命令行工具。它能动态显示 CPU、内存、交换分区、进程负载等关键指标，帮助用户快速定位性能瓶颈。

`1）top` 的核心功能

实时刷新：默认每 3 秒更新一次数据（可配置）。
多维度展示：
- 系统资源概览：CPU、内存、负载、运行时间等。
- 进程列表：按资源占用排序的进程详情（PID、用户、CPU、内存等）。
交互式操作：支持动态排序、筛选、终止进程等操作。

2）top显示内容详解

显示内容分为上下部分；上部分：

第一行：系统时间、运行时长、登录用户数、平均负载。
第二行：进程总数及状态统计（运行、睡眠、停止、僵尸）。
第三行：CPU 使用率（用户态 us、内核态 sy、空闲 id、等待I/O wa 等）。
第四行：物理内存使用情况（总量、空闲、已用、缓存）。
第五行：交换分区使用情况。

下部分：

关键字段：

PID：进程ID。
USER：进程所有者。
%CPU：CPU 占用百分比。
%MEM：物理内存占用百分比。
VIRT：虚拟内存总量（KB）。
RES：实际物理内存占用（KB）。
SHR：共享内存大小（KB）。
S：进程状态（R=运行, S=睡眠, Z=僵尸等）。
TIME+：累计 CPU 占用时间。

四、进程的前/后台调用

1、ctrl+z

1）概念

Ctrl+Z 是一个重要的终端快捷键，用于管理正在运行的进程。

2）Ctrl+Z 的作用

挂起前台进程
按下 Ctrl+Z 会立即暂停当前正在终端前台运行的进程（如脚本、命令等），并将其放入后台的作业列表中。进程进入 STOPPED 状态，但并未终止。
返回终端控制权
挂起后，终端会释放控制权，允许用户继续执行其他命令。

3）操作示例

我们先创建一个名为“test”的进程（用gedit命令创建），用来观察后续的操作

我们在进程test里随意编辑（这里用hello world来代表），来模拟用户正在操作该进程，此时如果用户想返回终端命令行时，直接ctrl+c终止进程是不会保存刚刚编辑的内容hello world的

而这时，ctrl+z就发挥作用了，我们在终端处，输入ctrl+z，就可以挂起刚刚创建的test进程

此时的进程相当于暂停状态，编辑的内容不会消失，并且可以随时返回终端命令行进行其他的操作

输入ctrl+z后的命令如下图：

这里的 “[1]+ 已停止 gedit test” 中，

“[1]” —— 为进程编号，
“已停止” —— 顾名思义，就是该进程已被停止（挂起）
“gedit test” —— 即为进程名字

被挂起后，此时若返回被挂起的进程，则会显示无响应弹窗，也证明了进程已被停止（如图）

2、jobs

1）概念

jobs 命令是 Linux/Unix 系统中用于 管理当前 Shell 会话的后台任务 的核心工具。它可以显示当前 Shell 启动的后台任务、暂停任务及其状态，是任务控制（Job Control）的关键命令。

2）操作示例

我们先用gedit创建一个名为lincoln的进程，方便我们用jobs命令来观察

gedit lincoln

接着输入jobs，查看当前shell中在后台的所有工作

jobs

如图，显示了我们刚刚创建的进程gedit lincoln

3、bg、fg

1）概念

bg（把后台挂起的进程运行起来）：

将 暂停的任务（如通过 Ctrl+Z 暂停的任务）恢复运行，并在 后台继续执行。
适用于需要暂时释放终端、但任务仍需继续运行的场景。

fg（把后台进程调回前台）：

将 后台任务 或 暂停的任务 切换到 前台运行。
适用于需要与任务交互的场景（如编辑文件、查看实时输出）。

2）操作示例

bg

用法

bg 1（进程编号pid）

就拿刚刚在jobs时挂起的进程gedit lincoln为例，由图可知进程gedit lincoln的进程编号为1

我们用bg把它重新运行起来，此时进程lincoln的“无响应”弹窗会消失，因为该进程已回到后台运行

fg

用法

fg 1（进程编号pid）

还是以gedit lincoln进程为例，输入fg命令，进程就被调到前台运行

五、进程的优先级

1、概念

在 Linux 系统中，进程优先级决定了进程获取 CPU 时间的顺序。优先级高的进程会更频繁地被调度执行，这对系统性能调优和资源管理至关重要。

2、优先级种类

1）概念

进程也分为“可控的”和“不可控的”，“可控”，说明进程可以被用户或管理员进行修改或手动设置，这种即为静态优先级，而“不可控”，即不能被用户或管理员进行修改等操作，由系统内核根据进程的运行状态来调整（如等待时间、CPU 使用率），优化调度公平性，避免低优先级进程长期饥饿，这种即为动态优先级。

2）静态优先级的调节

用户通过 nice 或 renice 设置，范围 -20（最高）到 19（最低），能直接影响普通进程的初始调度权重。

nice值

nice值用来调整控制进程优先级的，nice值越低（越负），优先级就越高；Nice 值范围：-20（最高优先级）到 19（最低优先级），默认值为 0

用法

nice -n <调整值> <命令>   # 调整值为目标 Nice 值与默认值（0）的差值

示例

解释：用指定权限-5来打开cat命令

renice值

renice命令可以修改进程的nice值，如renice -5 3595，其中 -5 为你想要修改的nice值为多少，后面的编号3595即为进程编号

Tips：查看进程编号可以用监视（watch）来监控进程的pid，即可看到进程编号，也可以用vim &来查看

用法

 renice -5（想要修改的nice值） 16410（进程编号）

示例

我们先创建一个监控器，来监控进程相关变化

命令代码

watch -n 1 "ps ax -o pid,comm,nice,pri | grep gedit"

下图是一个进程的相关参数，修改前nice值为0

使用renice命令后，nice值变化为-5

3）进程状态字符解释

主要字符

字符	名称	说明
`R`	Running	进程正在运行或在就绪队列中等待 CPU 分配。
`S`	Interruptible Sleep	可中断睡眠：等待事件完成（如 I/O 操作、信号）。
`D`	Uninterruptible Sleep	不可中断睡眠：通常等待硬件操作（如磁盘 I/O），不能被信号中断。
`Z`	Zombie	僵尸进程：进程已终止，但其退出状态未被父进程回收。
`T`	Stopped	进程被作业控制信号（如 `SIGSTOP`、`SIGTSTP`）暂停。
`t`	Tracing Stop	进程被调试器暂停（如通过 `ptrace` 跟踪）。
`X`	Dead	进程完全终止（极少见，通常瞬间消失）。

次要字符

字符	说明
`<`	高优先级：进程的 Nice 值为负（优先级高于默认）。
`N`	低优先级：进程的 Nice 值为正（优先级低于默认）。
`s`	会话领导者：进程是会话（Session）的首进程（如 Shell 进程）。
`l`	多线程：进程是多线程的（有多个轻量级进程 LWP）。
`+`	前台进程组：进程属于终端的前台进程组（可接收输入）。
`L`	锁定内存：进程将部分内存锁定（如通过 `mlock` 避免换出）。
`I`	空闲进程：内核线程处于空闲状态（某些系统显示为 `I`）。

六、进程的信号

1、概念

进程信号（ Process Signal ）是一种软件中断机制，用于在进程之间传递异步通知。其为系统提供了一种处理异常情况、实现进程间通信的简单方式。信号可以由系统内核、其他进程或者用户手动发送给目标进程，当进程接收到信号时，会根据信号的类型执行相应的操作，如终止进程、暂停进程、忽略信号等。

2、用户能够控制的进程信号（表）

信号名称	信号值	默认行为	典型用途	可否捕获/忽略
`SIGHUP`	1	终止进程	通知进程重新加载配置（如 `nginx -s reload`）。	是
`SIGINT`	2	终止进程	用户按下 `Ctrl+C` 中断前台进程。	是
`SIGQUIT`	3	终止进程并生成核心转储	用户按下 `Ctrl+\` 强制终止并调试（生成 core dump）。	是
`SIGKILL`	9	强制终止进程	无条件终止进程（无法被捕获或忽略）。	否
`SIGTERM`	15	终止进程	请求进程正常退出（允许清理资源），默认的 `kill` 信号。	是
`SIGSTOP`	17,19,23	暂停进程	暂停进程（不可被捕获或忽略），用户按下 `Ctrl+Z`（实际发送 `SIGTSTP`）。	否
`SIGCONT`	18,25,26	继续运行	恢复被暂停的进程（如 `bg`/`fg` 命令）。	是
`SIGTSTP`	20	暂停进程	用户按下 `Ctrl+Z` 暂停前台进程（可捕获处理）。	是
`SIGUSR1`	10	终止进程	用户自定义用途（如通知进程切换日志文件）。	是
`SIGUSR2`	12	终止进程	用户自定义用途（如通知进程更新配置）。	是

3、控制进程信号的命令

有kill、killall、pkill

1）killall命令

该命令可以向内核询问一个进程存不存在，如：

killall -<信号名或值> <进程名>     # 向所有同名进程发送信号如
killall -0（信号编号） gedit（进程的名字或编号）

其中的 -0 位为信号编号，且有许多其他数字代表，但用户可以控制的常用信号只有代码这些（上面的表有详细的介绍）：-1 -2 -3 -15 -9 -18 -19 -20

2）kill命令

kill可以精准的将一个进程结束

kill -<信号名或值> <PID>          # 向指定 PID 发送信号如
kill -9（信号编号） 16410（进程的名字或编号）

我们使用kill -9来关闭无响应的test进程

3）pkill命令

pkill -<信号名或值> <模式>         # 按模式匹配进程并发送信号

pkill可以终止一个用户

我们先创建一个用户test来测试pkill命令，并登录上此test用户

另起一个终端命令行，输入pkill命令

pkill -9 -u test（用户名）

可以看到用户test的命令行提示 “已杀死”

七、守护进程

1、概念

守护进程（Daemon） 是一种特殊的后台进程，通常在系统启动时自动运行，独立于控制终端，持续执行特定任务（如服务请求、系统监控等）。

2、特性（核心）

特性	说明
无控制终端	脱离终端运行（TTY 显示为 `?`），不接收用户直接输入。
后台运行	默默执行任务，不占用用户交互界面。
独立会话	创建新会话（Session）并成为会话领导者（Session Leader）。
脱离父进程	通过两次 `fork()` 脱离原进程，由 `init`（PID=1）接管。
固定工作目录	通常将工作目录设置为根目录（`/`）或特定目录（如 `/var/run`）。
日志输出	将标准输入/输出重定向到文件（如 `/var/log`）或 `syslog`。

3、命令

systemctl

systemctl 是 systemd 系统和服务管理器 的核心命令，用于控制 systemd 系统（如启动服务、管理单元、查看系统状态）。
适用场景：服务管理、系统启动项控制、日志查看等。

其常用的命令总结（表）

命令	作用	示例
`systemctl start <服务名>`	启动服务	`sudo systemctl start nginx`
`systemctl stop <服务名>`	停止服务	`sudo systemctl stop sshd`
`systemctl restart <服务名>`	重启服务	`sudo systemctl restart mysql`
`systemctl reload <服务名>`	重新加载配置（不重启服务）	`sudo systemctl reload nginx`
`systemctl status <服务名>`	查看服务状态	`systemctl status docker`
`systemctl enable <服务名>`	启用开机自启	`sudo systemctl enable httpd`
`systemctl disable <服务名>`	禁用开机自启	`sudo systemctl disable postfix`
`systemctl is-enabled <服务名>`	检查服务是否开机自启	`systemctl is-enabled cron`
`systemctl mask <服务名>`	禁用服务（阻止手动或自动启动）	`sudo systemctl mask apache2`
`systemctl unmask <服务名>`	解除禁用	`sudo systemctl unmask apache2`

一、进程与线程的概念

1、进程

1）概念

2）特点

2、线程

1）概念

2）特点

3、进程和线程之间的联系与对比

1）联系：

2）对比：

二、进程的各种状态

三、查看进程状态的相关命令

1、ps相关命令（ps、ps ax、ps aux）

ps命令的常用参数表

ps ax的默认输出列

ps aux的默认输出列

2、pgrep

pgrep 命令核心作用

pgrep 默认输出信息

pgrep的显示参数

3、pidof

命令：

常用参数表

4、top

1）top 的核心功能

2）top显示内容详解

四、进程的前/后台调用

1、ctrl+z

1）概念

2）Ctrl+Z 的作用

3）操作示例

2、jobs

1）概念

2）操作示例

3、bg、fg

1）概念

bg（把后台挂起的进程运行起来）：

fg（把后台进程调回前台）：

2）操作示例

bg

fg

五、进程的优先级

1、概念

2、优先级种类

1）概念

2）静态优先级的调节

nice值

renice值

3）进程状态字符解释

六、进程的信号

1、概念

2、用户能够控制的进程信号（表）

3、控制进程信号的命令

1）killall命令

2）kill命令

3）pkill命令

七、守护进程

1、概念

2、特性（核心）

3、命令

systemctl

相关文章：

`pgrep` 命令核心作用

`pgrep` 默认输出信息

`1）top` 的核心功能