day20-进程管理

1.什么是进程?

开发写的代码我们称之为程序,那么将程序运行起来,就叫进程

PS:

  • 那么在程序运行成进程后,系统会为该进程分配内存,以及进程的身份和权限

  • 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ls、cp、cd等二进制文件。同时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。进程是存在生命周期的,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。用处很广。

进程运行

  • 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过程中,父进程退出了,子进程没有退出,那么这些子进程就没有父进程来管理了,就变成僵尸进程。

PS: 每个进程都父进程的PPID,子进程则叫PID。

4.进程运行的状态指标?

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命令查看当前的进程状态(静态)
  • 1.示例、ps -aux常用组合,查看进程 用户、PID、占用cpu百分比、占用内存百分比、状态、执行的命令等


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百分比
%MEM 进程占用内存百分比
VSZ 进程占用虚拟内存大小 (单位KB)
RSS 进程占用物理内存实际大小 (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)
START 进程的启动时间
TIME 进程占用 CPU 的总时间(为0表示还没超过秒)
COMMAND 程序的运行指令,[ 方括号 ] 属于内核态的进程。 没有 [ ] 的是用户态进程。
2.STAT状态的S、Ss、S+、R、R、S+等等,都是什么意思?
STAT基本状态 描述 STAT状态+符号 描述
R 进程运行 s 进程是控制进程, Ss进程的领导者,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+该表示进程在前台运行
Z 僵尸进程 l 进程是多线程的,Sl表示进程是以线程方式运行
2. 使用top命令查看当前的进程状态(动态)
top
任务 含义
Tasks: 97 total 当然进程的总数
1 running 正在运行的进程数
96 sleeping 睡眠的进程数
0 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
0.0 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
100.0 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 比如虚拟机占用物理CPU的时间
  • top常见指令
字母 含义
h 查看帮出
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使用百分比排序输出
q 退出top

5.进程中的iowait 软中断 硬中断?

转自博客园# 标杆徐


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。

那么还是以取外卖为例:假如你订了 2 份外卖
一份主食和一份饮料,并且是由 2 个不同的配送员来配送。这次你不用时时等待着,两份外卖都约定了电话取外卖的方式。但是,问题又来了。
当第一份外卖送到时,配送员给你打了个很长的电话,商量发票的处理方式。与此同时,第二个配送员也到了,也想给你打电话。
但是很明显,因为电话占线(也就是关闭了中断响应),第二个配送员的电话是打不通的。所以,第二个配送员很可能试几次后就走掉了(也就是丢失了一次中断)。

4.好了回到系统中的软中断?
如果你弄清楚了“取外卖”的模式,那对系统的中断机制就很容易理解了。
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。

比如说前面取外卖的例子,上半部就是你接听电话,告诉配送员你已经知道了,其他事儿见面再说,然后电话就可以挂断了;下半部才是取外卖的动作,以及见面后商量发票处理的动作。
这样,第一个配送员不会占用你太多时间,当第二个配送员过来时,照样能正常打通你的电话。

5.接下来在看一个例子?
除了取外卖,我再举个最常见的网卡接收数据包的例子,让你更好地理解。
网卡接收到数据包后,会通过硬件中断的方式,通知内核有新的数据到了。这时,内核就应该调用中断处理程序来响应它。
对上半部来说,既然是快速处理,其实就是要把网卡的数据读到内存中,然后更新一下硬件寄存器的状态(表示数据已经读好了),最后再发送一个软中断信号,通知下半部做进一步的处理。
而下半部被软中断信号唤醒后,需要从内存中找到网络数据,再按照网络协议栈,对数据进行逐层解析和处理,直到把它送给应用程序。

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。

Linux软中断与硬中断小结
Linux 中的中断处理程序分为上半部和下半部:
上半部对应硬件中断,用来快速处理中断。
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。

f: 经常听同事说大量的网络小包会导致性能问题,为什么呢?
q:因为大量的网络小包会导致频繁的硬中断和软中断?所以大量网络小包传输很慢,但如果将网络包一次传递,是不是会快很多呢?

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