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深入了解Linux進程S，提升系統(tǒng)運行效率
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Linux作為一種開源的操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用在服務(wù)器和嵌入式設(shè)備等領(lǐng)域。在運行時，Linux系統(tǒng)將所有的程序看作是運行在進程中的，進程是操作系統(tǒng)資源分配的最小單位。因此，進程的管理對于系統(tǒng)運行效率的提升至關(guān)重要。本文將深入探討Linux進程S的概念及其優(yōu)化方法，以提升系統(tǒng)的性能。
一、進程S的概念
進程S是指進程的睡眠狀態(tài)。當(dāng)一個進程需要等待某些事件的發(fā)生時，它就會被掛起，進入睡眠狀態(tài)。這樣做的好處是避免了繁忙的忙等待，浪費系統(tǒng)資源。在進程睡眠期間，它不會消耗任何CPU資源，也不會對其他進程產(chǎn)生任何影響。當(dāng)?shù)却氖录l(fā)生后，操作系統(tǒng)會重新喚醒該進程，讓它繼續(xù)執(zhí)行。
進程睡眠狀態(tài)可以分為兩種：可中斷睡眠（Interruptible Sleep）和不可中斷睡眠（Uninterruptible Sleep）。
可中斷睡眠是指進程等待某些事件的發(fā)生，但可以被其他進程發(fā)送的信號中斷。例如，當(dāng)一個進程等待一個網(wǎng)絡(luò)連接時，它會進入可中斷睡眠狀態(tài)，但可以被其他進程發(fā)送的信號中斷，例如SIGALRM信號。
不可中斷睡眠是指進程等待某些事件的發(fā)生，但不能被其他進程發(fā)送的信號中斷。例如硬件操作時，進程需要等待硬件操作完成后再繼續(xù)，此時進程會進入不可中斷睡眠狀態(tài)。
進程S對于系統(tǒng)的性能有著至關(guān)重要的影響。過多的睡眠狀態(tài)會導(dǎo)致系統(tǒng)資源浪費，影響系統(tǒng)響應(yīng)速度。因此，優(yōu)化進程S是提升系統(tǒng)性能的重要手段之一。
二、進程S的優(yōu)化方法
1. 減少進程不必要的睡眠狀態(tài)
進程進入睡眠狀態(tài)是為了等待某些事件的發(fā)生。如果這些事件發(fā)生的頻率很高，那么進程就會頻繁地進入和退出睡眠狀態(tài)，浪費大量的系統(tǒng)資源。因此，減少進程不必要的睡眠狀態(tài)，是優(yōu)化進程S的關(guān)鍵。
如何減少進程不必要的睡眠狀態(tài)？一方面，可以通過加快事件觸發(fā)的速度來減少進程的睡眠時間。例如，在編寫程序時，可以使用非阻塞I/O來實現(xiàn)異步操作，避免進程阻塞等待I/O完成。另一方面，可以通過提高系統(tǒng)的并發(fā)性來減少進程的睡眠時間。例如，使用線程池或者協(xié)程來提高系統(tǒng)的并發(fā)處理能力，從而減少進程等待的時間。
2. 使用多線程或者協(xié)程來提高并發(fā)性
在Linux系統(tǒng)中，多線程和協(xié)程都可以用來提高系統(tǒng)的并發(fā)性。多線程是指在同一個進程中創(chuàng)建多個線程，每個線程都可以獨立地執(zhí)行不同的任務(wù)。協(xié)程則是一種輕量級的線程，可以在同一個線程中創(chuàng)建多個協(xié)程，每個協(xié)程也可以獨立地執(zhí)行不同的任務(wù)。
使用多線程或者協(xié)程可以有效地提高系統(tǒng)的并發(fā)性，降低系統(tǒng)響應(yīng)時間。例如，在網(wǎng)絡(luò)編程中，可以使用多線程或者協(xié)程來實現(xiàn)并發(fā)處理客戶端請求的能力。這可以大大提高服務(wù)器的吞吐量，降低客戶端等待的時間，提升系統(tǒng)的性能。
3. 使用內(nèi)核異步I/O來提高系統(tǒng)性能
在Linux系統(tǒng)中，應(yīng)用程序通常使用阻塞I/O方式進行數(shù)據(jù)讀寫操作。這種方式下，當(dāng)應(yīng)用程序向內(nèi)核發(fā)起數(shù)據(jù)讀寫請求時，應(yīng)用程序?qū)⒈蛔枞?，直到?nèi)核完成數(shù)據(jù)讀寫操作。這種方式對于低并發(fā)的應(yīng)用程序來說，可能沒有什么問題。但是，當(dāng)應(yīng)用程序需要處理高并發(fā)的請求時，阻塞I/O會導(dǎo)致系統(tǒng)性能的瓶頸。
為了提高系統(tǒng)的性能，Linux系統(tǒng)提供了內(nèi)核異步I/O接口（O）。使用內(nèi)核異步I/O可以使應(yīng)用程序可以繼續(xù)執(zhí)行其他操作，而不是等待數(shù)據(jù)讀寫操作完成。這可以大大提高系統(tǒng)的并發(fā)處理能力，提高系統(tǒng)的性能。
4. 使用優(yōu)化的內(nèi)存管理策略
Linux系統(tǒng)對于系統(tǒng)內(nèi)存的管理非常重要。優(yōu)化的內(nèi)存管理策略可以有效地降低系統(tǒng)的內(nèi)存使用率，從而提高系統(tǒng)的效率。一般來說，內(nèi)存管理策略應(yīng)當(dāng)盡量避免內(nèi)存碎片，以減少系統(tǒng)的內(nèi)存使用率。同時，也應(yīng)當(dāng)盡可能地利用系統(tǒng)的空閑內(nèi)存，避免出現(xiàn)OOM（Out of Memory）錯誤。
Linux系統(tǒng)提供了多種內(nèi)存管理策略，例如，在進行進程內(nèi)存分配時，可以使用SLAB內(nèi)存管理器，以減少內(nèi)存碎片。同時，也可以使用交換分區(qū)來提高系統(tǒng)的內(nèi)存使用效率。
5. 確保系統(tǒng)軟件和硬件的穩(wěn)定性
為了保證系統(tǒng)的性能，還需要保證系統(tǒng)軟件和硬件的穩(wěn)定性。軟件穩(wěn)定性指的是保持軟件的版本和配置的穩(wěn)定，避免出現(xiàn)因為軟件版本和配置的改變導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定問題。硬件穩(wěn)定性指的是保證硬件設(shè)備的正常工作，避免因為硬件故障導(dǎo)致的系統(tǒng)崩潰。
通過保證系統(tǒng)軟件和硬件的穩(wěn)定性，可以有效地降低系統(tǒng)出現(xiàn)問題的概率，提高系統(tǒng)的性能和可用性。
結(jié)語
本文介紹了Linux進程S的概念及其優(yōu)化方法，包括減少不必要的進程睡眠狀態(tài)、使用多線程或協(xié)程、使用內(nèi)核異步I/O、優(yōu)化內(nèi)存管理策略和保證系統(tǒng)軟件和硬件的穩(wěn)定性。通過采取這些優(yōu)化方法，可以有效地提高系統(tǒng)的性能和可用性。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- Linux ps命令：用于顯示當(dāng)前進程 (process) 的狀態(tài)
- Linux查看進程命令 (如何查看進程)
Linux ps命令：用于顯示當(dāng)前進程 (process) 的狀態(tài)
ps
ps
a 顯示所有終端機下執(zhí)行的進程，除了階段作業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者之外
a 顯示現(xiàn)行終端機下的所有進程，包括其他用戶的進程
-A 顯示所有進程
-c 顯示CLS和PRI欄位
c 列出進程時，顯示每個進程真正的指令名稱，而不包含路徑，參數(shù)或常駐服務(wù)的標(biāo)示
-C 指定執(zhí)行指令的名稱，并列出該指令橘罩的進程的狀況
-d 顯示所有進程，但不包括階段作業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的進程
-e 此參數(shù)的效果和指定”A”參數(shù)相同
e 列出進程時，顯示每個進程所使用的環(huán)境變量
-f 顯示UID,PPIP,C與STIME欄位
f 用ASCII字符顯示樹狀結(jié)構(gòu)，表達進程間的相互關(guān)系
-g 此參數(shù)的效果和指定”-G”參數(shù)相同，當(dāng)亦能使純兄用階段作業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的名稱來指定
g 顯示現(xiàn)行終端機下的所有進程，包括群組領(lǐng)導(dǎo)者的進程
-G 列出屬于該群組的進程的狀況，也可使用群組名稱來指定
h 不顯示標(biāo)題列
-H 顯示樹狀結(jié)構(gòu)，表示進程間的相互關(guān)系
-j或j 采用工作控制的格式顯示進程狀況
-l或l 采用詳細的格式來顯示進程狀況
L 列出欄位的相關(guān)信息
-m或m 顯示所有的執(zhí)行緒
n 以數(shù)字來表示USER和WCHAN欄位
-N 顯示所有的進程，除了執(zhí)行ps指令終端機下的進程之外
-p 指定進程識別碼，并列出該進程的狀況
p 此參數(shù)的效果和指定”-p”參數(shù)相同，只在列表格式方面稍有差異
r 只列出現(xiàn)行終端機正在執(zhí)行中的進程
-s 指定階段作業(yè)的進程識別碼，并列出隸屬該階段作業(yè)的進程的狀況
s 采用進程信號的格式顯示進程狀況
S 列出進程時，包括已中斷的子進程資料
-t 指定終端機編號，并列出屬于該終端機的進程的狀況
t 此參數(shù)的效果和指定”-t”參數(shù)相同，只在列表格式方面稍有差異
-T 顯示現(xiàn)行終端機下的所有進程
-u 此參數(shù)的效果和指定”-U”參數(shù)相同
u 以用戶為主的格式來顯示進程狀況
-U 列出屬于該用戶的進程的狀況，也可使用用戶名稱來指定
U 列出屬于該用戶的進程的狀況
v 采用虛擬內(nèi)存的格式顯示進程狀況
-V或V 顯示版本信息
-w或w 采用寬闊的格式來顯示進程狀況。
x 顯示所有進程，不以終端機來區(qū)分
X 采用舊式的Linux i386登陸格式顯示進程狀況
-y 配合參數(shù)”-l”使用時，不顯示F(flag)欄位，并以RSS欄位取代ADDR欄位
- 此參數(shù)的效果和指定”p”參數(shù)相同
–cols 設(shè)置每列的更大字符數(shù)
–columns 此參數(shù)的效果和指定”–cols”參數(shù)相同
–cumulative 此參數(shù)的效果和指定”S”參數(shù)相同
–deselect 此參數(shù)的效果和指定”-N”參數(shù)相同
–forest 此參數(shù)的效果和指定”f”參數(shù)相同
–headers 重復(fù)顯示標(biāo)題列
–help 在線幫助
–info 顯示排錯信息
–lines 設(shè)置顯示畫面的列數(shù)
–no-headers 此參數(shù)的效果和指定”h”參數(shù)相同，只在列表格式方面稍有差異
–group 此參數(shù)的效果和指定”-G”參數(shù)相同
–Group 此參數(shù)的效果和指定”-G”參數(shù)相同
–pid 此參數(shù)的效果和指定”-p”參數(shù)相同
–rows 此參數(shù)的效果和指定”–lines”參數(shù)相同
–sid 此參數(shù)的效果和指定”-s”參數(shù)相同
–tty 此參數(shù)的效果和指定”-t”參數(shù)相同
–user 此參數(shù)的效果和指定”-U”參數(shù)相同
–User 此參數(shù)的效果和指定”-U”參數(shù)相同
–version 此參數(shù)的效果和指定”-V”參數(shù)相同
widty 此參數(shù)的效果和指定”-cols”參數(shù)相同
A 列出所有的行程
w 顯示加寬可以顯示較多的資訊
au 顯示較詳細的資訊
aux 顯示所有包含其他使用者的行程
linux上進程有5種狀態(tài):
1. 運行(正在運行或在運行隊列中等待)
2. 中斷(休眠中, 受阻, 在等待某個條件的形成或接受到信號)
3. 不可中斷(收到信號不喚醒和不可運行, 進程必須等待直到有中斷發(fā)生)
4. 僵死(進程已終止, 但進程描述符存在, 直到父進程調(diào)用wait4()系統(tǒng)調(diào)用后釋放)
5. 停止(進程收到SIGSTOP, SIGSTP, SIGTIN, SIGTOU信號后停止運行運行)
ps工具標(biāo)識進程的5種狀態(tài)碼:
D 不可中斷 uninterruptible sleep (usually IO)
R 運行 runnable (on run queue)
S 中斷 sleeping
T 停止 traced or stopped
Z 僵死 a defunct (”zombie”) process
1、# ps aux //顯示所有正在內(nèi)存中的程序
USER：該 process 屬于那個使用者賬號的
PID ：該 process 的號碼
%CPU：該 process 使用掉的 CPU 資源百分比
%MEM：該 process 所占用的物理內(nèi)存百分比
VSZ ：該 process 使用掉的虛擬內(nèi)存量 (Kbytes)
RSS ：該 process 占用的固定的內(nèi)存量 (Kbytes)
TTY ：該 process 是在那個終端機上面運作，若與終端機無關(guān)，則顯示 ?，另外， tty1-tty6 是本機上面的登入者程序，若為 pts/0 等等的，則表示為由網(wǎng)絡(luò)連接進主機的程序。
STAT：該程序目前的狀態(tài)，主要的狀態(tài)有
R ：該程序目前正在運作，或者是可被運作
S ：該程序目前正在睡眠當(dāng)中 (可說是 idle 狀態(tài))，但可被某些訊號 (signal) 喚醒。
D: 無法中斷的休眠狀態(tài) (通常 IO 的進程)
T ：該程序目前正在偵測或者是停止了
Z ：該程序應(yīng)該已經(jīng)終止，但是其父程序卻無法正常的終止他，造成 zombie (疆尸) 程序的狀態(tài)
ps001.txt
3）輸出指定的字段
Linux查看進程命令 (如何查看進程)
你可以使用ps命令。它能顯示當(dāng)前運行中進程的相關(guān)信息，包括進程的PID。Linux和UNIX都支持ps命令，顯示所有運行中進程的相關(guān)信息。ps命令能提供一份當(dāng)前進程的快照。如果你想狀態(tài)可以自動刷新，可以使用top命令。ps命令輸入下面的ps命令，顯示所有運行中的進程： # ps aux | less其中，-A：顯示所有進程a：顯示終端中包括其它用戶的所有進程x：顯示無控制終端的進程任務(wù)：查看系統(tǒng)中的每個進程。 # ps -A # ps -e任物絕務(wù)：查看非root運行的進程 # ps -U root -u root -N任務(wù)：查看用戶vivek運行的進程 # ps -u vivek任務(wù)：top命令top命令提供了運行中系統(tǒng)的動態(tài)實時視圖。在命令提示行中輸入top： # top輸出：圖1：top命令：顯示Linux任務(wù)按q退出，按h進入幫助。任務(wù)：顯示進程的樹狀圖。pstree以樹狀顯示正在運行的進程。樹的根節(jié)點為pid或init。如果指定了用戶名，進程樹將以用戶所擁有的進程作為根節(jié)點。 $ pstree輸出示例：圖2：pstree – 顯示進程的樹狀圖任務(wù)：使用ps列印進程樹 # ps -ejH # ps axjf任務(wù)：獲得線程信息輸入下列命令： # ps -eLf # ps axms任務(wù)：獲得安全信息輸入下列命令： # ps -eo euser,ruser,suser,fuser,f,comm,label # ps axZ # ps -eM任務(wù)：將進程快照儲存到文件中輸入下列命令：告螞陵 # top -b -n1 > /tmp/process.log你也可以將結(jié)果通過郵件發(fā)給自己： # top -b -n1 | mail -s ‘Process snapshot’ ：查找進程使用pgrep命令。pgrep能查找當(dāng)前正在運行的進程并列出符合條件的進程ID。例如顯示firefox的進程ID： $ pgrep firefox下面命令將顯示進程名為sshd、所有者為root的進程。 $ pgrep -u root sshd向htop和atop說hellohtop是一個類似top的交互式進程查看工具，但是可以垂直和水平滾動來查看所有進程和他們的命令行。進程的相關(guān)操作(killing，renicing)不需要輸入PID。要安裝htop輸入命令： # apt-get install htop或 # yum install htop在命令提示行中輸入htop： # htop輸出示例：圖3：htop – Interactive Linux / UNIX process vieweratop工具atop是一個用來查看Linux系統(tǒng)負載的交互式監(jiān)控工具。它能展現(xiàn)系統(tǒng)層級的關(guān)鍵硬件資源(從性能角度)的使用情況，如CPU、內(nèi)存、硬盤和網(wǎng)絡(luò)。它也可以根據(jù)進程層級的CPU和內(nèi)存負載顯示哪個進程造成了特定的負襪戚載;如果已經(jīng)安裝內(nèi)核補丁可以顯示每個進程的硬盤和網(wǎng)絡(luò)負載。
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