linux学习笔记：进程及作业
2024-07-21 02:36:10
供稿：网友
linux是一个多任务的操作系统，系统上同时运行着多个进程，正在执行的一个或多个相关进程称为一个作业。使用作业控制，用户可以同时运行多个作业，并在需要时在作业之间进行切换。本章具体介绍进程治理及作业控制的命令，包括启动进程、查看进程、调度作业的命令。
进程及作业的概念
Linux是一个多用户多任务的操作系统。多用户是指多个用户可以在同一时间使用计算机系统；多任务是指Linux可以同时执行几个任务，它可以在还未执行完一个任务时又执行另一项任务。
操作系统治理多个用户的请求和多个任务。大多数系统都只有一个CPU和一个主存，但一个系统可能有多个二级存储磁盘和多个输入/输出设备。操作系统治理这些资源并在多个用户间共享资源，当您提出一个请求时，给您造成一种假象，好象系统只被您独自占用。而实际上操作系统监控着一个等待执行的任务队列，这些任务包括用户作业、操作系统任务、邮件和打印作业等。操作系统根据每个任务的优先级为每个任务分配合适的时间片，每个时间片大约都有零点几秒，虽然看起来很短，但实际上已经足够计算机完成成千上万的指令集。每个任务都会被系统运行一段时间，然后挂起，系统转而处理其他任务；过一段时间以后再回来处理这个任务，直到某个任务完成，从任务队列中去除。
Linux系统上所有运行的东西都可以称之为一个进程。每个用户任务、每个系统治理守护进程，都可以称之为进程。Linux用分时治理方法使所有的任务共同分享系统资源。我们讨论进程的时候，不会去关心这些进程究竟是如何分配的，或者是内核如何治理分配时间片的，我们所关心的是如何去控制这些进程，让它们能够很好地为用户服务。
进程的一个比较正式的定义是：在自身的虚拟地址空间运行的一个单独的程序。进程与程序是有区别的，进程不是程序，虽然它由程序产生。程序只是一个静态的指令集合，不占系统的运行资源；而进程是一个随时都可能发生变化的、动态的、使用系统运行资源的程序。而且一个程序可以启动多个进程。
Linux操作系统包括三种不同类型的进程，每种进程都有自己的特点和属性。 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——这种进程和终端没有联系，是一个进程序列。 监控进程（也称守护进程）——Linux系统启动时启动的进程，并在后台运行。
上述三种进程各有各的作用，使用场合也有所不同。
进程和作业的概念也有区别。一个正在执行的进程称为一个作业，而且作业可以包含一个或多个进程，尤其是当使用了管道和重定向命令。例如“nroff -man ps.1 grep kill more”这个作业就同时启动了三个进程。
作业控制指的是控制正在运行的进程的行为。比如，用户可以挂起一个进程，等一会儿再继续执行该进程。shell将记录所有启动的进程情况，在每个进程过程中，用户可以任意地挂起进程或重新启动进程。作业控制是许多shell（包括bash和tcsh）的一个特性，使用户能在多个独立作业间进行切换。
一般而言，进程与作业控制相关联时，才被称为作业。
在大多数情况下，用户在同一时间只运行一个作业，即它们最后向shell键入的命令。但是使用作业控制，用户可以同时运行多个作业，并在需要时在这些作业间进行切换。这会有什么用途呢？例如，当用户编辑一个文本文件，并需要中止编辑做其他事情时，利用作业控制，用户可以让编辑器暂时挂起，返回shell提示符开始做其他的事情。其他事情做完以后，用户可以重新启动挂起的编辑器，返回到刚才中止的地方，就象用户从来没有离开编辑器一样。这只是一个例子，作业控制还有许多其他实际的用途。
启动进程
键入需要运行的程序的程序名，执行一个程序，其实也就是启动了一个进程。在Linux系统中每个进程都具有一个进程号，用于系统识别和调度进程。启动一个进程有两个主要途径：手工启动和调度启动，后者是事先进行设置，根据用户要求自行启动。
手工启动
由用户输入命令，直接启动一个进程便是手工启动进程。但手工启动进程又可以分为很多种，根据启动的进程类型不同、性质不同，实际结果也不一样，下面分别介绍。
1. 前台启动
这或许是手工启动一个进程的最常用的方式。一般地，用户键入一个命令“ls –l”，这就已经启动了一个进程，而且是一个前台的进程。这时候系统其实已经处于一个多进程状态。或许有些用户会迷惑：我只启动了一个进程而已。但实际上有许多运行在后台的、系统启动时就已经自动启动的进程正在静静运行着。还有的用户在键入“ls –l”命令以后赶紧使用“ps –x”查看，却没有看到ls进程，也觉得很希奇。其实这是因为ls这个进程结束太快，使用ps查看时该进程已经执行结束了。假如启动一个比较耗时的进程:
find / -name fox.jpg
然后再把该进程挂起，使用ps查看，就会看到一个find进程在里面。
2. 后台启动
直接从后台手工启动一个进程用得比较少一些，除非是该进程甚为耗时，且用户也不急着需要结果的时候。
假设用户要启动一个需要长时间运行的格式化文本文件的进程。为了不使整个shell在格式化过程中都处于“瘫痪”状态，从后台启动这个进程是明智的选择。
[例1]$ troff –me notes > note_form &[1] 4513$
由上例可见，从后台启动进程其实就是在命令结尾加上一个&号。键入命令以后，出现一个数字，这个数字就是该进程的编号，也称为PID，然后就出现了提示符。用户可以继续其他工作。
上面介绍了前、后台启动的两种情况。实际上这两种启动方式有个共同的特点，就是新进程都是由当前shell这个进程产生的。也就是说，是shell创建了新进程，于是就称这种关系为进程间的父子关系。这里shell是父进程，而新进程是子进程。一个父进程可以有多个子进程，一般地，子进程结束后才能继续父进程；当然假如是从后台启动，那就不用等待子进程结束了。
一种比较非凡的情况是在使用管道符的时候。例如：nroff -man ps.1 grep kill more
这时候实际上是同时启动了三个进程。请注重是同时启动的，所有放在管道两边的进程都将被同时启动，它们都是当前shell的子程序，互相之间可以称为兄弟进程。
以上介绍的是手工启动进程的一些内容，作为一名系统治理员，很多时候都需要把事情安排好以后让其自动运行。因为治理员不是机器，也有离开的时候，所以有些必须要做的工作而恰好治理员不能亲自操作，这时候就需要使用调度启动进程了。
调度启动
有时候需要对系统进行一些比较费时而且占用资源的维护工作，这些工作适合在深夜进行，这时候用户就可以事先进行调度安排，指定任务运行的时间或者场合，到时候系统会自动完成这一切工作。
要使用自动启动进程的功能，就需要把握以下几个启动命令。
at命令
用户使用at命令在指定时刻执行指定的命令序列。也就是说，该命令至少需要指定一个命令、一个执行时间才可以正常运行。at命令可以只指定时间，也可以时间和日期一起指定。需要注重的是，指定时间有个系统判别问题。比如说：用户现在指定了一个执行时间：凌晨3:20，而发出at命令的时间是头天晚上的20:00，那么究竟是在哪一天执行该命令呢？假如用户在3:20以前仍然在工作，那么该命令将在这个时候完成；假如用户3:20以前就退出了工作状态，那么该命令将在第二天凌晨才得到执行。下面是at命令的语法格式：
at [-V] [-q 队列] [-f 文件名] [-mldbv] 时间
at -c 作业 [作业...]
at答应使用一套相当复杂的指定时间的方法，实际上是将POSIX.2标准扩展了。它可以接受在当天的hh:mm（小时:分钟）式的时间指定。假如该时间已经过去，那么就放在第二天执行。当然也可以使用midnight（深夜），noon（中午），teatime（饮茶时间，一般是下午4点）等比较模糊的词语来指定时间。用户还可以采用12小时计时制，即在时间后面加上AM（上午）或者PM（下午）来说明是上午还是下午。
也可以指定命令执行的具体日期，指定格式为month day（月 日）或者mm/dd/yy（月/日/年）或者dd.mm.yy（日.月.年）。指定的日期必须跟在指定时间的后面。
上面介绍的都是绝对计时法，其实还可以使用相对计时法，这对于安排不久就要执行的命令是很有好处的。指定格式为：now + count time-units ，now就是当前时间，time-units是时间单位，这里可以是 minutes（分钟）、hours（小时）、days（天）、weeks（星期）。count是时间的数量，究竟是几天，还是几小时，等等。
还有一种计时方法就是直接使用today（今天）、tomorrow（明天）来指定完成命令的时间。下面通过一些例子来说明具体用法。
[例2] 指定在今天下午5:30执行某命令。假设现在时间是中午12:30，1999年2月24日，其命令格式如下：at 5:30pmat 17:30at 17:30 todayat now + 5 hoursat now + 300 minutesat 17:30 24.2.99at 17:30 2/24/99at 17:30 Feb 24
以上这些命令表达的意义是完全一样的，所以在安排时间的时候完全可以根据个人喜好和具体情况自由选择。一般采用绝对时间的24小时计时法可以避免由于用户自己的疏忽造成计时错误的情况发生，例如上例可以写成：at 17:30 2/24/99
这样非常清楚，而且别人也看得懂。
对于at命令来说，需要定时执行的命令是从标准输入或者使用-f选项指定的文件中读取并执行的。假如at命令是从一个使用su命
