linux教程 7.进程管理
《进程管理》课件
和协作。
进程迁移
02
为了提高系统可靠性和可用性，分布式系统支持进程迁移，确
保关键任务能够持续运行。
负载均衡
03
分布式系统通过负载均衡技术，将任务分配到不同节点上执行
，提高系统整体性能。
THANKS
感谢观看
当系统中存在多个等待资源的进程，且每 个进程都持有至少一个资源并等待获取被 其他进程持有的资源时，就会产生死锁。
通过设置资源分配顺序或限制资源请求量 来避免饥饿。
• 死锁预防
• 死锁避免
通过破坏死锁产生的必要条件来预防死锁 ，例如预先分配资源、设置最大需求量等 。
在分配资源时进行检测和限制，避免产生 死锁，例如银行家算法。
进程的状态及其转换
总结词
阐述进程的三种基本状态及转换关系
详细描述
进程状态分为新建、运行、阻塞和就绪等状态。新建状态是进程被创建时的状态，运行状态是进程获 得CPU并执行的状态，阻塞状态是进程等待某个条件成立而暂时无法执行的状态，就绪状态是进程已 具备运行条件但未获得CPU时的状态。不同状态之间可以相互转换。
进程管理在操作系统中的应用
01
02
03
进程调度
操作系统通过进程调度算 法，合理分配系统资源， 确保进程能够高效地运行 。
进程同步
操作系统提供进程同步机 制，实现多个进程之间的 协同工作，避免资源竞争 和死锁。
进程通信
进程之间通过消息传递、 共享内存等方式进行通信 ，实现数据交换和协同工 作。
多核处理器下的进程管理技术
进程与程序的区别和联系
总结词
比较进是程序的一次执行过程，具有动态特性和独立性。 程序是静态的，而进程是动态的。程序是永存的，进程是暂时的。程序是过程的代码， 而进程是执行这些代码的过程。一个程序可以对应多个进程，但一个进程不能对应多个
07-进程管理
进程管理Linux是一种动态系统，能够适应不断变化的计算需求。
Linux计算需求的表现是以进程通用抽象为中心的。
进程可以是短期的（从命令行执行的一个命令），也可以是长期的（一种网络服务）。
因此，对进程及其调度进行一般管理就显得极为重要，计算机进程:就是计算机此时正在运行的程序。
一、基本概念1、进程分类Linux 操作系统包括三种不同类型的进程它们是：交互进程、批处理进程和守护进程。
每种进程都有自己的特点和属性。
交互进程是由一个Shell启动的进程。
交互进程:既可以在前台运行，也可以在后台运行。
批处理进程:和终端没有联系，是一个进程序列。
系统守护:进程是Linux系统启动时启动的进程，并在后台运行。
说明：守护进程总是活跃的，一般是后台运行，守护进程一般是由系统在开机时通过脚本自动激活启动或超级管理用户root来启动。
比如在 Fedora中，我们可以定义httpd 服务器的启动脚本的运行级别，此文件位于/etc/init.d目录下，文件名是httpd，/etc/init.d/httpd 就是httpd服务器的守护程序，当把它的运行级别设置为3和5时，当系统启动时，它会跟着启动。
由于守护进程是一直运行着的，所以它所处的状态是等待请求处理任务。
2 进程的属性进程ID（PID)：是唯一的数值，用来区分进程。
父进程和父进程的ID（PPID)；启动进程的用户ID（UID）和所归属的组（GID）；进程状态：状态分为运行R、休眠S、僵尸Z；进程执行的优先级；进程所连接的终端名；进程资源占用：比如占用资源大小（内存、CPU 占用量）；3、父进程和子进程他们的关系是管理和被管理的关系，当父进程终止时，子进程也随之而终止。
但子进程终止，父进程并不一定终止。
比如httpd服务器运行时，我们可以杀掉其子进程，父进程并不会因为子进程的终止而终止(例如：httpd进程的nobody用户子进程)。
在进程管理中，当我们发现占用资源过多，或无法控制的进程时，应该杀死它，以保护系统的稳定安全运行。
操作系统-进程管理
02
最短作业优先（SJF）：优先调度预计运行时 间最短的进程。
03
最短剩余时间优先（SRTF）：优先调度剩余 时间最短的进程。
04
优先级调度：根据进程的优先级进行调度。
死锁的产生与预防
死锁的产生
死锁是指两个或多个进程在无限期地等待对方释放资源的现象。产生死锁的原因包括资源分配不当、 请求和保持、环路等待等。
操作系统-进程管理
• 进程管理概述 • 进程的同步与通信 • 进程调度与死锁 • 进程的并发控制 • 进程管理的发ห้องสมุดไป่ตู้趋势与挑战
01
进程管理概述
进程的定义与特点
01
进程是程序的一次执行，具有动态性、并发性、独立性和制 约性。
02
进程拥有独立的内存空间，执行过程中不受其他进程干扰。
03
进程是系统资源分配和调度的基本单位，能够充分利用系统 资源进行高效计算。
进程同步的机制
进程同步的机制主要包括信号量机制、消息传递机制和共享内存机制等。这些 机制通过不同的方式协调进程的执行顺序，以实现进程间的有效协作。
信号量机制
信号量的概念
信号量是一个整数值，用于表示系统资源或临界资源的数量 。信号量可以用来控制对共享资源的访问，以避免多个进程 同时访问导致的数据不一致问题。
消息传递的机制
消息传递的机制包括发送和接收操作。发送操作将消息发送给目标进程，接收操 作从消息队列中获取消息并进行处理。通过这种方式，多个进程可以通过发送和 接收消息来协调执行顺序和交换数据。
共享内存机制
共享内存的概念
共享内存是一种实现进程间通信的有效方式，通过共享一段内存空间来实现不同进程之间的数据交换和共享。
预防死锁的方法
Linux系统编程之进程控制（进程创建、终止、等待及替换）
Linux系统编程之进程控制（进程创建、终⽌、等待及替换）进程创建在上⼀节讲解进程概念时，我们提到fork函数是从已经存在的进程中创建⼀个新进程。
那么，系统是如何创建⼀个新进程的呢？这就需要我们更深⼊的剖析fork 函数。
1.1 fork函数的返回值调⽤fork创建进程时，原进程为⽗进程，新进程为⼦进程。
运⾏man fork后，我们可以看到如下信息：#include <unistd.h>pid_t fork(void);fork函数有两个返回值，⼦进程中返回0，⽗进程返回⼦进程pid，如果创建失败则返回-1。
实际上，当我们调⽤fork后，系统内核将会做：分配新的内存块和内核数据结构（如task_struct）给⼦进程将⽗进程的部分数据结构内容拷贝⾄⼦进程添加⼦进程到系统进程列表中fork返回，开始调度1.2 写时拷贝在创建进程的过程中，默认情况下，⽗⼦进程共享代码，但是数据是各⾃私有⼀份的。
如果⽗⼦只需要对数据进⾏读取，那么⼤多数的数据是不需要私有的。
这⾥有三点需要注意：第⼀，为什么⼦进程也会从fork之后开始执⾏？因为⽗⼦进程是共享代码的，在给⼦进程创建PCB时，⼦进程PCB中的⼤多数数据是⽗进程的拷贝，这⾥⾯就包括了程序计数器（PC）。
由于PC中的数据是即将执⾏的下⼀条指令的地址，所以当fork返回之后，⼦进程会和⽗进程⼀样，都执⾏fork之后的代码。
第⼆，创建进程时，⼦进程需要拷贝⽗进程所有的数据吗？⽗进程的数据有很多，但并不是所有的数据都要⽴马使⽤，因此并不是所有的数据都进⾏拷贝。
⼀般情况下，只有当⽗进程或者⼦进程对某些数据进⾏写操作时，操作系统才会从内存中申请内存块，将新的数据拷写⼊申请的内存块中，并且更改页表对应的页表项，这就是写时拷贝。
原理如下图所⽰：第三，为什么数据要各⾃私有？这是因为进程具有独⽴性，每个进程的运⾏不能⼲扰彼此。
1.3 fork函数的⽤法及其调⽤失败的原因fork函数的⽤法：⼀个⽗进程希望复制⾃⼰，通过条件判断，使⽗⼦进程分流同时执⾏不同的代码段。
进程管理
RPM软件包的获取： 从发行版本中直接获得。 RedHat Linux中文官方网站 是：。 从软件包发布的主站点获取，特别是在进行软件包更新 时特别有效。 从相关网站下载获得。比较著名的RPM软件包下载站点 如：。
功能:
显示系统当前的进程和其他状况；可以通过用户按键来不断刷 新当前状态 。top命令提供了实时的对系统处理器的状态监视； 该命令可以按CPU使用。内存使用和执行时间对任务进行排序；而 且该命令的很多特性都可以通过交互式命令或者在个人定制文件 中进行设定。
命令的格式：
top [-] [d delay] [q] [c] [s] [S] [i]
忽略闲置和僵死进程。这是一个开关式命令。 退出程序。 重新安排一个进程的优先级别。
切换到累计模式。
改变两次刷新之间的延迟时间。 等
§3.1.1 进程基本命令
2. top命令
实例：
查看系统状况 $ top 显示更新十次后退出 $ top -n 10 将更新显示二次的结果输出到名称为 top.log 的档案里： $ top -n 2 -b > top.log
实例：
显示2005年11月的日历 $ cal 11 2005 显示2005年11月的每一天是一年中的第几天： $ cal – j 11 2005
§3.2 软件包管理工具— RPM
一
rpm基本概念
软件包常见的主要有三种格式： Linux系统的一个重要特征就是支持多种不同的文件系统
（1） RPM 最早是由Redhat提供的一种包封装格式，现在许 多linux版本都在使用，包括Redhat、Caldera和Turbolinux 等很多有名的Linux版本。 （2）debs是debian linux提供的一种包封装格式，主要在 debian和corel linux中使用,其它linux使用较少。
3 Linux进程管理PPT课件
2 查看系统进程信息
2.1 ps命令 (process status) 功能说明：报告程序状况。 语 法：ps [选项] 补充说明：ps是用来报告程序执行状况的指令，您可以搭配kill指 令随时中断，删除不必要的程序
# ps –aux a:选择列出所有的程序 u:列出所有用户的程序 x:列出所有tty（简单理解为终端）的程序
PRI
进程优先级。
PPID
父进程ID
WCHAN
进程等待的内核事件名
8
查看less进程是否在运行
9
2 查看系统进程信息
2.2 top命令
功能说明：显示，管理执行中的程序。 语 法：top [bciqsS][d <间隔秒数>][n <执行次数>] 补充说明：执行top指令可显示目前正在系统中执行的程
▪ 使用ps命令查看PID ▪ kill PID ▪ kill -9 PID 无条件地撤销一个进程 守护进程 守护进程，也就是通常说的Daemon进程，是Linux中的后台服务进程。 它是一个生存期较长的进程，通常独立于控制终端并且周期性地执行 某种任务或等待处理某些发生的事件。守护进程常常在系统引导装入 时启动，在系统关闭时终止。Linux系统有很多守护进程，大多数服 务都是通过守护进程实现的，同时，守护进程还能完成许多系统任 务，例如，作业规划进程crond、打印进程lqd等（这里的结尾字母d 就是Daemon的意思）。
查看系统进程命令：#ps ax 分页查看：#ps ax|less 查看进程及所有者：#ps aux 查看某一进程(例：cupsd)是否运行：#ps ax|grep less
6
7
ps命令输出字段的含义
USER
进程所有者的用户名
进程的管理实验报告
一、实验目的1. 理解进程的基本概念和进程状态转换过程。
2. 掌握进程创建、进程同步和进程通信的方法。
3. 了解进程调度算法的基本原理和实现方法。
4. 通过实验加深对进程管理的理解，提高操作系统实践能力。
二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C/C++3. 开发工具：GCC三、实验内容1. 进程创建与状态转换（1）使用fork()函数创建一个子进程，并观察父进程和子进程的进程ID。
（2）使用exec()函数替换子进程的映像，实现进程的创建。
（3）观察进程状态转换过程，如创建、运行、阻塞、就绪、终止等。
2. 进程同步（1）使用互斥锁（mutex）实现进程的互斥访问共享资源。
（2）使用信号量（semaphore）实现进程的同步，如生产者-消费者问题。
（3）观察进程同步的效果，确保进程安全执行。
3. 进程通信（1）使用管道（pipe）实现进程间的单向通信。
（2）使用消息队列（message queue）实现进程间的双向通信。
（3）使用共享内存（shared memory）实现进程间的快速通信。
（4）观察进程通信的效果，确保数据正确传递。
（1）实现基于优先级的进程调度算法，如先来先服务（FCFS）和最高优先级优先（HPF）。
（2）实现基于时间片的轮转调度算法（RR）。
（3）观察进程调度算法的效果，分析不同算法的优缺点。
四、实验步骤1. 编写程序实现进程创建与状态转换，使用fork()和exec()函数。
2. 编写程序实现进程同步，使用互斥锁和信号量。
3. 编写程序实现进程通信，使用管道、消息队列和共享内存。
4. 编写程序实现进程调度，使用优先级调度和时间片轮转调度。
5. 编译并运行程序，观察实验结果，分析实验现象。
五、实验结果与分析1. 进程创建与状态转换通过实验，我们成功创建了父进程和子进程，并观察到进程ID的变化。
在进程创建过程中，父进程的进程ID与子进程的进程ID不同，说明子进程是独立于父进程的实体。
管理Linux 系统进程操作实验报告
操作系统实验报告题目：管理Linux 系统进程实验目的1) 回顾系统进程的概念，加深对Linux / UNIX 进程管理的理解。
2) 回顾ps 命令和选项。
3) 列出当前shell 中的进程。
4) 列出运行在系统中的所有进程。
5) 根据命令名搜索特定的进程。
6) 确定一个进程，终止它。
7) 使用kill 命令终止进程。
8) 根据用户查找和终止进程。
9) 根据命令名终止进程。
实验环境一台运行Red Hat Linux 操作系统的计算机。
实验内容与步骤注：本报告中蓝色字表示填空的内容，红色字表示仍然在纠结。
步骤1：登录进入GNOME。
在Linux 登录框中填写指导老师分配的用户名和口令，登录Linux 系统。
步骤2：访问命令行。
单击红帽子，在“GNOME 帮助”菜单中单击“系统工具”-“终端”命令，打开“终端”窗口。
步骤3：回顾系统进程概念。
每个运行的程序都会创建一个进程，进程分配到一个唯一的进程标识符(PID) 。
PID被系统用于标识和跟踪进程，直到进程结束。
操作系统内核管理所有进程的初始化和终止。
每一个进程都要求系统资源(例如CPU 时间和RAM空间)在其中工作。
当进程启动的时候，操作系统把系统资源分配给每个进程，当进程终止的时候，系统回收这些资源。
在Linux 系统启动的时候，首先启动的两个进程是sched (调度) 和init (初始化) ，它们管理着其他进程。
Linux 系统中有几种不同类型的进程：守护进程：由Linux 内核启动的进程，为了特定目的而存在。
例如，lpsched 守护进程存在只是为了处理打印作业。
父进程：派生其他进程的进程是父进程。
一个叫做init 的守护进程是第一个调用的进程。
每一个进程，除了init 之外，都有一个父进程。
子进程：由其他进程派生出来的进程叫做子进程。
孤儿进程：在进程返回输出之前，它的父进程结束了，这样的进程叫做孤儿进程。
僵进程：子进程没有带着输出返回给父进程。
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Date: 25. Feb 2005
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7.3.3 nohup命令
• 使进程在退出登陆后仍旧继续执行 • • 格式： nohup program &
Date: 25. Feb 2005
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7.3.4 top命令
• 作用：进程状态显示和进程控制 • 注意：每5秒钟自动刷新一次（动态显示）
Date: 25. Feb 2005
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字符 R S T Z W < N
说明 进程正在执行 进程处于休眠状态 追踪或停止 僵尸进程(zombie),进程已经被终止,但父进程不 知道,没有妥善处理. 进程没有固定页面 高优先级进程 低优先级进程
Date: 25. Feb 2005
Date: 25. Feb 2005
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列 USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TIY STAT START TIME COMMAND
说明 进程执行者 进程识别号 进程所占CPU的百分比 进程所占内存的百分比 进程所占虚拟内存的空间,以Kb为单位 进程所占内存的空间,以Kb为单位 进程执行的终端 进程目前状态 进程开始执行的时间 进程累计执行的时间 执行进程的命令
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7.3.1 kill命令和killall命令
•
kill命令不但能杀死进程，同时也会杀死该进程的所有子进程。 • kill命令的格式是：kill –signal PID • 为什么要杀死进程 – 该进程占用了过多的CPU时间 – 该进程缩住了一个终端，使其他前台进程无法运行 – 运行时间过长，但没有预期效果 – 产生了过多到屏幕或磁盘文件的输出 – 无法正常退出
Date: 25. Feb 2005
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7.4.2 应用程序cron
• Cron进程搜索crontab文件并载入内存 （ crontab文件即 /etc/crontab文件和 /var/spool/cron/目录下以用户名命名的文 件） • cron进程启动以后，它将首先检查是否有用户设置了crontab 文件，如果没有就转入“休眠”状态，释放系统资源 • cron进程每分钟醒来一次，查看crontab文件决定当前是否有 需要执行的命令。命令执行结束后，任何输出都将作为邮件 发送给crontab的所有者
Date: 25. Feb 2005
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7.4.1 at和batch
• at命令用来指定在某一时刻执行命令，at命令的格式是：at [选项] 时间 • at的配置文件 – 作用：限制哪些用户可以使用at命令 – /etc/at.allow – /etc/at.deny • batch命令的用法和at类似，只是用户可以不必指定时间， batch会在系统负载小于1.5的时候运行命令。
E.start myvacation
Date: 25. Feb 2005
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Thank you
谢谢
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Date: 25. Feb 2005
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7.2 查看系统中的进程
• ps命令 • top命令
Date: 25. Feb 2005
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ps命令
• 常用参数 – a：显示所有进程 – u：显示用户名和启动时间 – x：显示没有控制终端的进程 • 使用范例 ps ps –au ps -aux ps –aux | more ps –aux | grep httpd ps –aux > /tmp/ps_status
•
•
用户也可以用killall命令来杀死进程在killall命令后面指定的是要杀死的进程 的命令名称，而不是PID
范例
– kill –9 927
• 参数-9：强制杀死
Date: 25. Feb 2005
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7.3.2 nice和renice命令
• nice – 指定程序的运行优先级 – 格式：nice –n command(n>0,降低优先级; n<0,提高优先 级;最低19,数字越小优先级越高,最高-20) – 例如：nice - -5 myprogram & • renice – 改变一个正在运行的进程的优先级 – 格式：renice –n pid – 例如：renice - -5 -p 777
Date: 25. Feb 2005
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基本概念
• 进程 – 进程的控制与调度 – 进程同步与互斥 – 死锁 • 线程 • 进程间通信 – 信号 – 管道 – System V
Date: 25. Feb 2005
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
进程类型
• 交互进程 –由一个Shell启动的进程。交互进程既可以在前台运行， 也可以在后台运行。 • 批处理进程 –不与特定的终端相关联，提交到等待队列种顺序执行的进 程。 • 守护进程（Daemon） –在Linux在启动时初始化，需要时运行于后台的进程。
Date: 25. Feb 2005
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系统进程管理
讲师 李昕
Date: 25. Feb 2005
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第7章 系统进程管理
• • • • 7.1 进程的概念 7.2 查看系统中的进程 7.3 控制系统中的进程 7.4 自动安排进程任务
Date: 25. Feb 2005
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crontab命令的作用及格式
• 作用：用于生成cron进程所需要的crontab文件 • crontab的命令格式 crontab [-u user] file crontab [-u user] {-l|-r|-e} – -l 该选项将使在标准输出上显示当前的crontab – -r 删除当前的crontab – -e 使用编辑器编辑当前的crontab文件。当结束编辑离开时， 编辑后的文件将自动安装 • Crontab文件的内容 – Minute hour day-of-year month-of-year day-of-week command
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7.3.6 在X窗口下管理进程
• gtop ：
Date: 25. Feb 2005
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7.4 自动安排进程任务
• 自动启动进程的几个命令 – at 安排作业在某一时刻执行一次 – batch 安排作业在系统负载不重时执行一次 – cron 安排周期性运行的作业
Date: 25. Feb 2005
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• 在Linux环境下，如下的crontab文件中，哪个事件每周发生三次： (D) 30 4,8,12 * * * clean system 30 6 4,8,12 * * clean mail 30 12 14 6 * clean room 30 12-14 * * 6 clean car 30 16 1 6,11 * start myvacation A.clean system everyday4:30,8:30,12:30 B.clean mail C.clean room D.clean car 6:30 on 4,8,12/month 6.14 12:30 周6 12:30-14:30 6.1&11.1 16:30
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7.3 控制系统中的进程
• • • • • • 26.3.1 26.3.2 26.3.3 26.3.4 26.3.5 26.3.6 kill命令和killall命令 nice和renice命令 nohup命令 top命令 进程的挂起和恢复 在X窗口下管理进程
Date: 25. Feb 2005
Date: 25. Feb 2005
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7.3.5 进程的挂起和恢复
• 进程的中止（挂起）和终止 – 挂起（Ctrl+Z） – 终止（Ctrl+C） • 进程的恢复 – 恢复到前台继续运行（fg） – 恢复到后台继续运行（bg） • 查看被挂起的进程（jobs）
Date: 25. Feb 2005