一、进程的基本概念
1、什么是进程？
开发写的代码我们称之为程序，那么将开发的代码运行起来，我们称之为进程。
1)、当程序运行为进程后，系统就会为该进程分配内存，以及进程运行的身份和权利。
2)、在进程运行的过程中，系统会有各种指标来表示当前运行的状态。
2、程序与进程之间有什么区别
1)、程序是数据和指令的集合，是一个静态的概念，比如/bin/ls、/bin/cp等二进制文件。程序可以长期存在系统中。
2)、进程是程序运行的过程，是一个动态的概念。进程是存在于生命周期的概念，也就是说进程会随着程序的终止而销毁，不会永久存在系统中。
3、进程的生命周期
生命周期就是指一个对象的生老病死。
当父进程接收到任务调度时，会通过fack派生子进程来处理，那么子进程会继承父进程的属性
1)、子进程在处理任务代码时，父进程会进入等待状态中。
2)、子进程在处理任务代码后会执行退出，然后唤醒父进程来回收子进程的资源。
3)、如果子进程在处理任务的过程中，父进程退出，子进程没有退出，那么子进程就没有父进程的管理了，就会变成僵尸进程。
PS：每一个进程有父进程的PPID，子进程的则叫PID。
二、监控进程状态
程序在运行后，我们需要了解进程的运行状态。查看进程的状态分为静态和动态两种方式。
1、使用 ps -aux 常用组合，查看进程的用户、PID、占用CPU百分比、占用内存百分比、状态、执行的命令等。
[root@oldboy ~]# ps -aux
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
······
root 2 0.0 0.0 0 0 ? S 14:42 0:0 [kthreadd]
······
| 状态 | 描述 |
|---|---|
| USER | 启动进程的用户 |
| PID | 进程运行的ID号 |
| %CPU | 进程占用CPU的百分比 |
| %MEM | 进程占用内存的百分比 |
| VSZ | 进程占用虚拟内存大小(单位KB) |
| RSS | 进程占用物理内存书记大小(单位KB) |
| TTY | 进程是由哪个终端运行启动的tty1、pts/0等，"?"表示内核程序，与终端无关 |
| STAT | 进程运行过程中的状态 man ps (/STATE) |
| ATART | 进程的启动时间 |
| TIME | 进程占用CPU的总时间(为0表示没超过1秒) |
| COMMAND | 程序的运行指令，[ ]内的属于内核的进程，没有[]的是用户态进程 |
2、STAT状态的描述
| STAT基本状态 | 描述 | STAT状态+符号 | 描述 |
|---|---|---|---|
| R | 进程进行 | s | 进程是控制进程，Ss进程的领导，父进程 |
| S | 可中断睡眠 | < | 进程运行在高优先级上，S<优先级较高的进程 |
| T | 进程被暂停 | N | 进程运行在低优先级上，SN优先级较低的进程 |
| D | 不可中断睡眠 | + | 当前进程运行在前台，R+表示该进程在前台运行 |
| Z | 僵尸进程 | I | 进程是多栈的，SI表示进程是一线程方式运行的 |
3、案例
1)、可中断进程
(1)、在终端1上运行vim
[root@oldboy ~]# vim 1.txt
1
2
(2)、在终端2上运行ps命令查看状态
[root@oldboy ~]# ps aux |grep 1.txt
root 7860 0.1 0.2 151532 5260 pts/0 S+ 16:15 0:00 vim 1.txt #S表示睡眠模式，+表示前台运行
root 7888 0.0 0.0 112708 992 pts/1 R+ 16:17 0:00 grep --color=auto 1.txt
(3)、在终端1上使用"ctrl+z"挂起vim命令
(4)、回到终端2再次运行ps命令查看状态
[root@oldboy ~]# ps aux |grep 1.txt
root 7860 0.0 0.2 151532 5260 pts/0 T 16:15 0:00 vim 1.txt #T表示停止状态
root 7890 0.0 0.0 112708 992 pts/1 R+ 16:19 0:00 grep --color=auto 1.txt
2)、不可中断进程
(1)、使用tar打包文件时，可以通过终端不断查看状态，由S+，R+变为D+
[root@oldboy ~]# tar -czf etc.tar.gz /etc/ /usr/ /var/
[root@oldboy ~]# ps aux|grep tar|grep -v grep
root 7901 9.5 0.0 123812 1316 pts/0 S+ 16:25 0:00 tar -czf etc.tar.gz /etc/ /usr/ /var/
[root@oldboy ~]# ps aux|grep tar|grep -v grep
root 7901 9.8 0.0 123812 1624 pts/0 R+ 16:25 0:00 tar -czf etc.tar.gz /etc/ /usr/ /var/
······
[root@oldboy ~]# ps aux|grep tar|grep -v grep
root 7901 10.8 0.0 123812 1640 pts/0 S+ 16:25 0:03 tar -czf etc.tar.gz /etc/ /usr/ /var/
[root@oldboy ~]# ps aux|grep tar|grep -v grep
root 7901 11.0 0.0 123812 1640 pts/0 R+ 16:25 0:03 tar -czf etc.tar.gz /etc/ /usr/ /var/
[root@oldboy ~]# ps aux|grep tar|grep -v grep
root 7901 10.8 0.0 123812 1640 pts/0 D+ 16:25 0:03 tar -czf etc.tar.gz /etc/ /usr/ /var/
[root@oldboy ~]# ps aux|grep tar|grep -v grep
root 7901 11.0 0.0 123812 1640 pts/0 S+ 16:25 0:03 tar -czf etc.tar.gz /etc/ /usr/ /var/
4、使用top命令查看当前的进程状态(动态)
1)、查看过程
top - 16:32:07 up 1:49, 2 users, load average: 0.02, 0.14, 0.13
Tasks: 112 total, 1 running, 110 sleeping, 1 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
KiB Mem : 2028088 total, 1557944 free, 145644 used, 324500 buff/cache
KiB Swap: 1048572 total, 1048572 free, 0 used. 1689076 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
7486 root 20 0 573824 17232 6084 S 0.7 0.8 0:07.77 tuned
8025 root 20 0 162032 2192 1548 R 0.3 0.1 0:00.25 top
1 root 20 0 193812 6872 4148 S 0.0 0.3 0:09.67 systemd
2 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.03 kthreadd
3 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.95 ksoftirqd/0
| 任务 | 含义 |
|---|---|
| Tasks: 112 total | 当然进程的总数 |
| 1 running | 正在运行的进程数 |
| 110 sleeping | 睡眠的进程数 |
| 1 stopped | 停止的进程数 |
| 0 zombie | 僵尸进程数 |
| %Cpu(s): 0.0 us | 系统用户进程使用CPU百分比 |
| 0.3 sy | 内核中的进程占用CPU百分比，通常内核是于硬件进行交互 |
| 0.0 ni | 优先级的进程占用CPU的百分比 |
| 99.7 id | 空闲CPU的百分比 |
| 0.0 wa | CPU等待IO完成的时间 |
| 0.0 hi | 硬中断，占的CPU百分比 |
| 0.0 si | 软中断，占的CPU百分比 |
| 0.0 st | 虚拟机占用物理CPU的时间 |
2)、top 常见指令
| 字母 | 含义 |
|---|---|
| h | 查看帮助 |
| 1 | 数字1，显示所有CPU核心的负载 |
| z | 以高亮显示数据 |
| b | 高亮显示处于R状态的进程 |
| M | 按内存使用百分比排序输出 |
| P | 按CPU使用百分比排揎输出 |
| q | 退出top |
三、中断
1、什么是中断
中断是系统用来响应硬件设备请求的一种机制，它会打断进程的正常调度和执行，然后调用内核中的中断处理程序来响应设备的请求。
2、为什么要有中断呢? "举个生活中的例子"
比如说你订了一份外卖，但是不确定外卖什么时候送到，也没有别的方法了解外卖的进度，但是，配送员送外卖是不等人的，到了你这儿没人取的话，就直接走人了。所以你只能苦苦等着，时不时去门口看看外卖送到没，而不能干其他事情。不过呢，如果在订外卖的时候，你就跟配送员约定好，让他送到后给你打个电话，那你就不用苦苦等待了，就可以去忙别的事情，直到电话一响，接电话、取外卖就可以了。 这里的“打电话”，其实就是一个中断。没接到电话的时候，你可以做其他的事情；只有接到了电话（也就是发生中断），你才要进行另一个动作：取外卖。
这个例子你就可以发现，中断其实是一种异步的事件处理机制，可以提高系统的并发处理能力。
3、中断会带来什么问题？
由于中断处理程序会打断其他进程的运行，所以，为了减少对正常进程运行调度的影响，中断处理程序就需要尽可能快地运行。如果中断本身要做的事情不多，那么处理起来也不会有太大问题；但如果中断要处理的事情很多，中断服务程序就有可能要运行很长时间。特别是，中断处理程序在响应中断时，还会临时关闭中断。这就会导致上一次中断处理完成之前，其他中断都不能响应，也就是说中断有可能会丢失。
4、系统的中断机制
事实上，为了解决中断处理程序执行过长和中断丢失的问题，Linux 将中断处理过程分成了两个阶段，也就是上半部和下半部：
上半部用来快速处理中断，它在中断禁止模式下运行，主要处理跟硬件紧密相关工作。
下半部用来延迟处理上半部未完成的工作，通常以内核线程的方式运行。
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所以，这两个阶段你也可以这样理解：
上半部直接处理硬件请求，也就是我们常说的硬中断，特点是快速执行；
而下半部则是由内核触发，也就是我们常说的软中断，特点是延迟执行。
5、Linux软中断与硬中断小结
Linux 中的中断处理程序分为上半部对应硬件中断，用来快速处理中断。和下半部对应软中断，用来异步处理上半部未完成的工作。Linux 中的软中断包括网络收发、定时、调度、等各种类型，可以通过查看/proc/softirqs 来观察软中断的运行情况。
