实验 8：系统和进程监控¶
目标¶
完成此实验后，您将能够
- 查看和管理进程
- 杀死异常进程
- 更改进程优先级
完成此实验的估计时间：60 分钟
简介¶
这些练习涵盖了监控和管理 Linux 系统进程的各种主题。涵盖的主题包括进程识别和控制、进程优先级管理、信号处理、资源监控和“cgroups”管理。
练习 1¶
ps 和 /proc 探索¶
探索并识别第一个系统进程¶
-
以任何用户身份登录系统。
-
使用 /proc 查找进程 ID 为 1 的进程名称。
cat /proc/1/comm问题
进程 ID 为 1 的进程名称是什么？
-
查看进程 ID 为 1 的进程背后的名称和可执行文件路径。
ls -l /proc/1/exe问题
进程 ID 为 1 的可执行文件路径是什么？
-
使用
ps命令查找进程 ID 为 1 的进程或程序名称。ps -p 1 -o comm=问题
ps命令是否确认了进程名称？ -
使用
ps命令查看进程 ID 为 1 的进程或程序后面的完整路径和任何命令行参数。ps -p 1 -o args=问题
进程 ID 为 1 的进程的完整路径和命令行参数是什么？
问题
为什么进程 ID 为 1 在 Linux 系统上很重要？
使用 ps 显示详细进程信息¶
以下步骤将展示如何使用 ps 显示基本的进程信息。
-
使用
ps命令以树状结构显示所有进程的列表。ps auxf问题
进程列表的结构是什么？显示了哪些信息？
-
仅筛选列表以显示与特定用户关联的进程，例如用户“root”。
ps -U root确认只显示了 root 用户的进程。
-
以详细格式显示进程，包括进程树和线程。输入
ps -eH问题
在此格式中显示了哪些附加详细信息？
-
按 CPU 使用率降序显示进程。
ps aux --sort=-%cpu问题
哪个进程占用的 CPU 最多？
练习 2¶
使用 kill 管理进程¶
使用 kill 终止进程¶
-
在后台启动一个长时间运行的 sleep 进程，并在终端上显示 PID。输入
(sleep 3600 & MYPROC1=$! && echo PID is: $MYPROC1) 2>/dev/null输出
PID is: 1331933记下您系统中新进程的 PID。PID 也保存在 $MYPROC1 变量中。
-
向
sleep进程发送终止信号 (SIGTERM)。kill $MYPROC1将 $MYPROC1 替换为步骤 1 中的实际 PID。
-
使用
ps和ps aux检查进程是否已被终止。ps aux | grep -v grep | grep sleep
使用 kill 信号终止进程¶
-
启动一个新的 sleep 进程并记下其 PID。输入
(sleep 3600 & MYPROC2=$! && echo PID is: $MYPROC2) 2>/dev/null输出
PID is: 1333258 -
向新的 sleep 进程发送不同的信号（例如 SIGHUP）。输入
kill -1 $MYPROC2确认 $MYPROC2 不再进程表中。
-
启动一个新的 ping 进程并记下其 PID。输入
{ ping localhost > /dev/null 2>&1 & MYPROC3=$!; } \ 2>/dev/null; echo "PID is: $MYPROC3" -
使用
kill命令向 ping 进程发送SIGTERM信号。输入kill -15 $MYPROC3将 MYPROC3 替换为您系统中该进程的实际 PID。
-
使用
cat命令启动一个长时间运行的进程。输入{ cat /dev/random > /dev/null 2>&1 & MYPROC4=$!; } \ 2>/dev/null; echo PID is: $MYPROC4记下您系统中该进程的 PID。
-
使用
kill通过发送 SIGKILL 信号强制终止进程。kill -9 $MYPROC4确认进程已被终止。
问题
解释使用
kill命令向进程发送信号的目的以及不同信号类型的意义。
练习 3¶
使用 top 监控系统资源¶
使用 top 监控系统资源使用情况¶
-
启动 top 命令以查看实时系统统计信息。
top问题
top 界面显示了哪些信息？
-
观察 top 界面中进程的 CPU 和内存使用情况。
问题
哪些进程占用的 CPU 和内存最多？
-
按 CPU 使用率排序（按 P）和按内存使用率排序（按 M）进程。
问题
排序后，占用 CPU 和内存最多的前几个进程是什么？
使用 top 监控特定进程的 CPU 和内存使用情况¶
-
创建一个包含随机数据的任意大小的 512MB 文件。
sudo fallocate -l 512M ~/large-file.data -
启动一个资源密集型进程，例如大文件压缩。
tar -czf archive.tar.gz /path/to/large/directory -
打开
top命令以监控 CPU 和内存使用情况。top -
在 top 界面中查找并选择资源密集型进程。
问题
密集型进程的进程 ID 和资源利用率是多少？
-
更改
top中的排序顺序，以显示使用最多 CPU 或内存的进程（按 P 或 M）。问题
排序后，列表顶部的进程是什么？
-
按
q键退出top。
使用 top 监控进程和资源使用情况¶
-
以交互模式启动
top命令。top问题
top 屏幕上显示了哪些信息？
-
使用 1 键显示每个 CPU 核心使用情况的摘要。
问题
每个核心的 CPU 核心使用情况明细是什么？
-
按 u 显示特定用户的进程。输入您的用户名。
问题
您的用户当前正在运行哪些进程？
-
按内存使用率排序进程（按 M），并观察占用内存最多的进程。
问题
哪些进程占用的内存最多？
-
按 q 键退出 top。
问题
解释使用
top命令监控系统资源的重要性，以及它如何帮助排除性能问题。
练习 4¶
使用 nice 和 renice 更改进程优先级¶
使用 nice 调整进程优先级¶
-
启动一个 CPU 密集型进程，该进程以默认/正常优先级运行。输入
bash -c 'while true; do echo "Default priority: The PID is $$"; done'输出
Default priority: The PID is 2185209 Default priority: The PID is 2185209 Default priority: The PID is 2185209 ....<SNIP>...从输出中，我们示例系统上的 PID 值是
2185209。您系统上的 PID 值将不同。
记下您系统上屏幕上连续显示的 PID 值。
-
使用您进程的 PID，在另一个终端中使用
ps命令检查进程的默认优先级。输入ps -p <PID> -o ni问题
正在运行进程的默认进程优先级（
nice值）是多少？ -
使用打印的进程 PID 终止该进程。
-
使用
nice命令，使用较低的 niceness 值（即对进程更有利/优先级更高）重新启动一个类似进程。使用nice值为-20。输入nice -n -20 bash -c 'while true; do echo "High priority: The PID is $$"; done' -
使用您的 PID 值，使用
ps命令检查进程的优先级。输入ps -p <PID> -o ni问题
进程优先级是否已成功设置？
-
同时按下键盘上的 Ctrl+C 键以
kill新的高优先级进程。 -
再次使用
nice命令重新启动另一个进程，但这次使用较高的 niceness 值（即对进程最不利/优先级较低）。使用nice值为19。输入nice -n 19 bash -c 'while true; do echo "Low priority: The PID is $$"; done'输出
Low priority: The PID is 2180254 Low priority: The PID is 2180254 ...<SNIP>... -
使用
ps命令检查进程的自定义优先级。输入ps -p <PID> -o ni -
同时按下键盘上的 Ctrl+C 键以杀死新的低优先级进程。
-
尝试更改不同进程的优先级到更高和更低的值，并观察对进程资源使用情况的影响。
使用 renice 调整正在运行进程的优先级¶
-
启动一个 CPU 密集型进程，例如使用 md5sum 工具进行长时间的数学计算。输入
find / -path '/proc/*' -prune -o -type f -exec md5sum {} \; > /dev/null -
使用
ps命令找出上一个find/md5sum进程的 PID。输入ps -C find -o pid=输出
2577072从输出中，我们示例系统上的 PID 值是
2577072。您系统上的 PID 值将不同。
记下您系统上的 PID 值。
-
使用
renice命令将正在运行的find/md5sum进程的优先级调整为较低的 niceness 值（例如，-10，更高优先级）。输入renice -n -10 -p $(ps -C find -o pid=)输出
<PID> (process ID) old priority 0, new priority -10将
<PID>（上方）替换为正在运行进程的实际 PID。 -
使用
top（或htop）监控find/md5sum进程的资源利用率。输入top -cp $(ps -C find -o pid=)问题
该进程现在是否获得更高的 CPU 资源份额？
-
将
find/md5sum进程的优先级更改为较高的nice值（例如，10，较低优先级）。输入renice -n 10 -p <PID>输出
2338530 (process ID) old priority -10, new priority 10将
<PID>（上方）替换为正在运行进程的实际 PID。问题
解释
nice命令如何用于调整进程优先级，以及它如何影响系统资源分配。 -
同时按下键盘上的 Ctrl+C 键停止
find/md5sum进程。您也可以使用kill命令完成相同的操作。
练习 5¶
使用 pgrep 识别进程¶
使用 pgrep 按名称查找进程¶
-
使用
pgrep命令识别与特定程序或服务（例如sshd）关联的所有进程。pgrep sshd问题
sshd进程的进程 ID 是什么？ -
使用
ps命令验证已识别进程的存在。ps -p <PID1,PID2,...>替换“
-
使用
pgrep命令识别具有特定名称的进程，例如“cron”。pgrep cron问题
是否有名称为“cron”的进程？
问题
解释使用
ps和pgrep识别和管理进程的区别。
练习 6¶
前台和后台进程¶
本练习涵盖使用 fg 和 bg 管理进程
使用 bg 和 fg 管理后台和前台进程¶
-
在前台启动一个长时间运行的进程。例如，您可以使用一个简单的命令，如
sleep。输入sleep 300 -
按键盘上的 Ctrl+Z 挂起前台进程。这应该会让您返回到 shell 提示符。
-
使用
jobs命令列出挂起的作业。输入jobs问题
挂起作业的状态是什么？
-
使用
fg命令将挂起的作业带回前台。fg问题
将作业带回前台时会发生什么？
-
再次使用 Ctrl+Z 挂起作业，然后使用
bg命令将其移至后台。bg问题
现在作业的状态是什么？
问题
解释前台和后台进程的目的，以及如何使用
fg和bg命令进行管理。
在后台启动进程¶
-
&符号可以启动一个立即在后台运行的进程。例如，要在后台启动sleep命令，请输入sleep 300 &使用 Ctrl+Z 挂起正在运行的进程。
-
列出所有活动作业的状态。输入
jobs -l问题
sleep 300进程的状态是什么？ -
使用
fg命令将后台进程带回前台。fg -
通过按 Ctrl+C 发送 SIGSTOP 信号，提前结束
sleep进程。
使用 bg 和 fg 管理交互式进程¶
-
启动一个交互式进程，例如
vi文本编辑器，以创建和编辑名为“foobar.txt”的示例文本文件。输入vi foobar1.txt使用
Ctrl+Z挂起正在运行的进程。使用
bg命令将挂起的进程移至后台。bg问题
进程现在是否在后台运行？
-
在您的
vi编辑器中，在foobar1.txt中输入“Hello”。 -
通过按 Ctrl+Z 挂起正在运行的
vi文本编辑会话。 -
启动另一个单独的
vi编辑器会话，以创建另一个名为“foobar2.txt”的文本文件。输入vi foobar2.txt -
在 2nd vi 会话中输入示例文本“Hi inside foobar2.txt”。
-
使用 Ctrl+Z 挂起第二个 vi 会话。
-
列出当前终端上所有
jobs的状态。输入jobs -l输出
[1]- 2977364 Stopped vi foobar1.txt [2]+ 2977612 Stopped vi foobar2.txt您的输出中应至少列出 2 个作业。输出第一列中的数字显示作业编号 - [1] 和 [2]。
-
键入以下命令，恢复 并带到前台第一个
vi会话fg %1 -
再次使用 Ctrl+Z 挂起第一个
vi会话。 -
键入以下命令，恢复 并带到前台第二个
vi会话fg %2 -
通过向两个作业发送 KILL 信号，无条件终止两个
vi编辑会话。在kill命令后跟 jobs 命令。输入kill -SIGKILL %1 %2 && jobs输出
[1]- Killed vi foobar1.txt [2]+ Killed vi foobar2.txt
练习 7¶
使用 pidof 进行进程识别¶
使用 pidof 查找正在运行命令的进程 ID¶
-
我们来选择一个正在运行的示例/常用进程，其进程 ID 我们想找到。我们将以
systemd为例。 -
使用
pidof命令查找systemd的进程 ID。输入pidof systemd记下
systemd的进程 ID(s)。 -
使用
ps命令验证已识别进程的存在。ps -p <PID>将
<PID>替换为从步骤 2 获得的实际进程 ID。问题
解释
pgrep和pidof在查找正在运行命令的进程 ID 方面的区别。
练习 8¶
探索 /sys 文件系统¶
探索 /sys 文件系统¶
-
列出 /sys 目录的内容。输入
ls /sys问题
/sys 目录中存储了什么类型的信息？
-
导航到特定的 /sys 条目，例如 CPU 信息。
cd /sys/devices/system/cpu -
列出当前目录的内容以探索 CPU 相关信息。
ls问题
/sys 文件系统中提供了哪些 CPU 相关信息？
问题
解释 /sys 文件系统在 Linux 中的作用，以及它在管理系统硬件和配置中的作用。
练习 9¶
使用 pkill 按名称杀死进程¶
使用 pkill 按名称终止进程¶
-
识别具有特定名称的进程，例如“firefox”。
pkill firefox问题
名称为“firefox”的所有进程是否都已终止？
-
使用
ps检查您所杀死进程的状态。ps aux | grep firefox问题
是否还有名称为“firefox”的进程剩余？
使用
pkill强制终止所有名称为“firefox”的进程。pkill -9 firefox确认名称为“firefox”的所有进程现已终止。
问题
使用
kill和pkill按名称终止进程有什么区别？
练习 10¶
本练习涵盖使用强大的 exec 命令。
使用 exec 进行进程控制¶
使用 exec 将当前 shell 替换为另一个命令¶
-
启动一个新的 shell 会话。输入
bash -
运行一个不退出的命令在新 shell 中，例如一个简单的 while 循环。
while true; do echo "Running..."; done -
在当前 shell 中，使用
exec将正在运行的命令替换为另一个命令。exec echo "This replaces the previous command."请注意，之前的命令已被终止，新的命令正在运行。
-
使用
ps确认旧命令不再运行。ps aux | grep "while true"问题
之前的命令是否仍在运行？
问题
解释
exec命令如何用另一个命令替换当前的 shell 进程。
练习 11¶
使用 killall 管理进程¶
与 kill 一样，killall 是一个按名称而不是 PID 终止进程的命令。在 killall、kill 和 pkill 的用法之间可以看到一些相似之处，用于进程终止。
使用 killall 按名称终止进程¶
-
识别具有特定名称的进程，例如“chrome”。
killall chrome问题
名称为“chrome”的所有进程是否都已终止？
-
使用
ps检查您所杀死进程的状态。ps aux | grep chrome问题
是否还有名称为“chrome”的进程剩余？
-
使用
killall强制终止所有名称为“chrome”的进程。killall -9 chrome确认名称为“chrome”的所有进程现已终止。
问题
在按名称终止进程时，
killall与pkill和kill有何不同？
练习 12¶
cgroups 管理¶
使用 cgroups 管理进程¶
-
列出系统上已存在的
cgroups。cat /proc/cgroups问题
系统上有哪些
cgroup控制器可用？ -
使用 CPU 控制器创建一个新的 cgroup。将其命名为“mygroup”。
sudo mkdir -p /sys/fs/cgroup/cpu/mygroup -
将特定进程（例如，正在运行的 sleep 命令）移动到“mygroup”
cgroup。echo <PID> | sudo tee /sys/fs/cgroup/cpu/mygroup/cgroup.procs将
<PID>替换为进程的实际 PID。 -
检查进程是否已移动到“mygroup”
cgroup。cat /sys/fs/cgroup/cpu/mygroup/cgroup.procs问题
进程是否列在“mygroup” cgroup 中？
问题
解释 Linux 中
cgroups的概念，以及它们如何管理和控制进程的资源分配。
练习 13¶
使用 renice 管理进程¶
使用 renice 调整正在运行进程的优先级¶
-
使用
ps识别具有特定 PID 和优先级的正在运行的进程。ps -p <PID> -o ni问题
该进程当前的优先级（nice 值）是多少？
-
使用
renice命令更改正在运行进程的优先级（nice 值）。renice <PRIORITY> -p <PID>将
<PRIORITY>替换为您要设置的新优先级值，并将<PID>替换为进程的实际 PID。 -
使用
ps验证进程的优先级是否已更改。ps -p <PID> -o ni问题
优先级现在是否不同？
-
尝试将优先级更改为更高和更低的值，并观察对进程资源使用情况的影响。
问题
不同 nice 值下进程的资源消耗情况如何？
问题
解释 renice 命令如何用于调整正在运行进程的优先级，以及它对进程资源利用率的影响。
作者：Wale Soyinka
贡献者：Steven Spencer, Ganna Zhyrnova