Linux系列之程序管理

前言

程序是正在執行的程式，Linux系統通常有數百個程序同時執行。本文就來介紹下Linux是如何進行程序管理的。

我們可以看到：

檢視程序（Viewing processes）
查詢程序（Finding processes）
管理程序（Managing processes）
程序的優先順序（Prioritizing processes）
殺死程序（Killing processes）
在後臺執行程序（Running processes in the background）
排程程序（Scheduling processes）

檢視程序

ps

Linux核心在建立程序時，會按順序給每個程序分配一個唯一的程序ID（PID）。一般來說，在程序上執行任何操作，我們必須指定PID，有時我們可以使用名稱。

ps命令是檢視程序的主要工具。不使用任何選項來執行該命令，會列出當前登入使用者所啟動（呼叫）的程序，以及終端上正在執行的程序。

如果我們新增了aux選項：

a = 顯示所有使用者的程序
u = 顯示程序的使用者/所有者
x = 顯示未連線到終端的程序

程序按照它們被啟動的順序進行展示，因此你會看到列表是根據PID進行排序的。

讓我們簡單來看看下面幾列的資訊：

USER：呼叫程序的使用者。
PID：程序的ID。
%CPU：程序佔用CPU的百分比。
%MEM：程序佔用記憶體的百分比。
COMMAND：啟動程序的命令。

查詢命令

grep

我們可以使用grep命令來查詢指定的程序，假設我們想要查詢所有名稱中包含mfsconsole的程序。

ps aux | grep msfconsole

top

我們可以使用top命令來動態地羅列出，按照資源使用情況排序的程序，從最大的開始羅列。預設情況下，該列表將每3秒重新整理一次。

top

管理程序

優先順序

核心對程序的優先順序有最終決定權，但是我們可以使用nice命令，來建議應該提升程序的優先順序。nice命令的值範圍是從-20（最有可能得到優先權）到+19（最不可能得到優先權）。

較高的nice值轉換為低優先順序，較低的nice值轉換為高優先順序。

當一個程序啟動後，所有的標準程序都以nice值0來進行啟動。

我們可以使用nice命令來設定一個程序啟動時的nice值，我們可以使用renice來調整一個執行中的程序的nice值。

當我們使用nice命令啟動一個程序但沒有提供任何值時，預設的nice值是10。

nice命令要求你遞增nice值，renice命令想要一個絕對的nice值。

設定優先順序

我們可以使用nice命令來調整一個程式的nice值。這允許我們提高或降低核心提供給該程序的優先順序，相對於其他程序而言。

在左邊，我執行watch -n1 free 來展示系統記憶體使用情況的細節。在右邊，我讓top命令執行，你可以看到watch命令的PID是9717，nice的值為0。

讓我們繼續執行watch命令，只不過這次是用nice命令。

nice -15 watch -n1 free

現在我們可以看到watch的nice值為15。這裡要牢記的幾件事：

這個watch命令的PID與之前的watch命令不同。這是因為nice會啟動一個新的程序，而不是更改一個現有的程序。
nice命令後面的-15意味著15。如果我們想要指定一個負數（高優先順序），我們可以使用雙中劃線- 。
下面是執行sudo nice --10 watch -n1 free後的樣子。是的，如果你要提高優先順序，你必須使用sudo。任何人都可以降低優先順序，但只有sudo可以提高優先順序。

改變優先順序

renice命令接收-20到19的絕對值，並接收程序的PID。

讓我們再次執行watch命令。

watch -n1 free

讓我們來檢查下nice值，既然我們沒有指定nice值，它應該為0。比起使用top，這裡我將會使用ps和grep，用以簡化輸出。

我們可以看到，第八列的值為0，該值為nice的值，PID的值位於第三列。讓我們使用renice試試：

sudo renice -15 14318

我們可以看到，現在nice的值是-15。我們也可以使用top工具來改變nice值。

在top中，按下R鍵，並提供一個PID：

按下確認鍵，並提供一個新的nice值：

top成功的改變了nice值：

殺死程序

kill

你可以通過kill命令來停止一個有問題的程序。kill命令有64種不同的kill訊號，以及語法是kill -signal PID 。如果沒有顯示的提供訊號位，將會預設為SIGTERM 。這裡我將重點介紹以下幾種：

訊號名稱	數值	描述
SIGHUP	1	結束通話（HUP）訊號。它停止指定的程序，並以相同的PID重新啟動它。
SIGINIT	2	中斷（INT）訊號。這是一個微弱的kill訊號，不保證能起作用，但確實有這樣的情況。
SIGQUIT	3	核心轉儲。終止程序並將程序資訊儲存在記憶體中，然後它將這些資訊儲存在當前工作目錄下一個名為core的檔案中。
SIGTERM	15	終止（TERM）訊號。它是kill命令的預設kill訊號。
SIGKILL	9	這是一個絕對的kill訊號。它通過將程序的資源傳送到一個特殊的裝置/dev/null來迫使程序停止。

下面的命令會通過HUP訊號來重啟我們的watch命令。

kill -1 14318

下面的命令會確保程序被終止。

kill -9 16318

如果我們不知道PID，我們可以使用killall命令，它接收程序的名稱。

killall -9 watch

在後臺執行程序

&

當你執行一個命令時，shell會進行等待，直到命令完成後才提供另一個命令提示。我們可以在後臺執行一個程序，它將繼續執行而不需要終端，把終端騰出來做其他工作。我們在命令的末尾新增&來做到這一點。

geany sample.txt &

geany不再佔用整個終端。

fg

我們如何讓它回到前臺？可以使用帶有PID的fg命令。

fg 18345

bg

你也可以使用bg命令來移動一個程序到後臺。

bg 18345

排程程序

在Linux中，我們可以使用at和crond來排程程序。crond有點複雜，這裡重點介紹at。

at

at命令對於安排一項工作在未來某個時間點執行一次很有用。它設定了atd守護行程。守護行程是一個位於後臺的程式，在沒有任何使用者介面的情況下做自己的事情。

下面是at命令執行程序的時間的語法，時間可以以多種格式提供。

時間格式	含義
at 7:20pm	Run at 7:20 PM of current day.
at 7:20pm June 25	Run at 7:20 PM on June 25
at now + 20 minutes	Run in 20 minutes
at 7:25pm 06/10/2021	Run at 7:25 pm on June 10, 2021

at noon

我們可以看到，at將我們帶入了互動模式，在這裡我們輸入了我們希望在指定時間執行的命令。完成後按下CTRL+D。

atq

使用atq來羅列出所有預定的at工作。