06进程与任务或作业管理

第六章进程与任务或作业管理程序、进程、作业和任务的概念Linux操作系统的启动过程进程状态及转换进程调度、信号与软中断suid、sgid和sticky属性进程调度命令作业和任务管理图形界面下的进程管理6.1程序和进程的概念操作系统的重要任务之一是使用户充分、有效地利用系统资源，也就是在系统资源一定或有限的情况下，要同时执行更多程序，高效率地完成更多的任务。进程、作业和任务调度是操作系统的重要任务之一。本章的主要内容是从系统的外部来观察系统中与进程(process)和作业(job)或任务(task)相关的行为，并实施某些控制让系统工作的更好，或按照用户的意图来完成指定工作。6.1.1程序、进程、作业和任务程序（program）是一个存储在存储介质上的文件。进程（proccess）是一个程序的执行过程。作业(job)或任务(task)是用户需要计算机完成某项任务时要求计算机所做工作的集合，一个作业可能需要几个程序联合完成。作业和进程主要的区别与关系如下：作业是用户向计算机提交的任务实体；一个进程是作业或任务的某个执行过程；一个作业可由多个进程组成。6.1.2三类进程前台进程：是指用户直接控制的用于完成某个任务的进程，因此也叫终端交互式进程。它从标准输入读数据，向标准输出写数据，将错误信息输出到标准错误。也可以是用户直接交互控制的完成某种功能的程序。后台进程是指在系统后台运行的、不与用户交互进程。前台的进程也可放在后台运行，这时可能要用到输入输出的重定向。守候进程也叫服务器或精灵进程，它是后台进程的一种。批处理进程是用户按照某种意图将一批作业和任务通过编程的方法提交给系统，让系统在某个合适的时间来调度和执行的进程。批处理进程是在某个shell程序的控制下解释执行的。6.1.3Linux操作系统的启动Linux的启动是通过加电和系统自检后，将主引导程序MBR装入内存并把控制权交给它。在MBR的控制下装入Linux的引导程序LBR并把控制权交给它。在LBR的控制下系统继续引导，核心装入内存。系统开始进一步的初始化过程：首先初始化系统内部数据结构（比如构造空闲缓冲区、初始化区表结构、页表项等），然后将根文件系统安装到根“/”下，并创建系统的0#进程、设置它的运行环境。至此内核启动完成。接着继续创建1#进程，然后由1#进程做进一步的初始化工作。Linux操作系统的启动（续）1#进程继续初始化过程，按照/etc/inittab文件的内容和规定启动服务、管理进程，为每个终端生成一个子进程，等待用户在终端上注册，至此启动过程完毕。6.1.40#进程与1#进程在UNIX系统中0#进程是唯一只在核心态下执行的进程。它的功能有三：调度分配处理机；负责进程交换；初始化时创建1#进程。在Linux系统中，0#进程在创建出1#进程后，变成了空闲进程（Idler），当系统中没有其它进程就绪时运行。1#(init)进程是系统启动时创建的创建进程的进程。它的主要作用是根据/etc/inittab的内容创建系统运行所需的进程。系统初始化完成后，1#进程了变成回收进程，专门领养没有父进程的孤儿进程或回收状态为ZOMBIE的僵尸进程。Linux的进程树0#进程创建了1#进程，它是1#进程的父进程。1#进程在系统启动过程中创建了系统所需要的其它进程。而子进程又可创建属于自己的子进程。因此除0#进程外，1#进程是其它所有进程的祖先进程。6.1.5进程及运行模式在UNIX/Linux系统中，进程可在用户态和核心态两种执行模式下执行。当用户进程需要系统核心提供服务而由用户态转向核心态执行时，需要依靠中断或陷阱机制来实现，这时要切换处理机（CPU）的工作状态。两种状态之间的主要区别是，核心态下的进程具有较高的优先级，能够存取核心和用户数据。而用户态下的进程能存取它自己的指令与数据，但不能存取核心指令和数据。6.1.6进程状态及转换在操作系统中，一个CPU上同时只能运行一个进程，但在多用户、多任务环境下，从宏观上来讲，同时运行着很多进程，因此在这些正在运行着的进程中，在任一时刻只能有一个进程占有处理机而真正运行。也就是说众多运行着的进程中，它们宏观上是并行的，但微观上是串行的。因此就存在着有的进程在运行，有的进程在等待问题。事实上进程的状态远不只执行和等待两个，还有用户态执行、核心态执行、等待、睡眠、就绪等状态。UNIX系统的进程状态及转换①进程在用户态运行。②进程在系统态运行。③就绪状态。④进程因等待资源而在内存中睡眠。⑤进程在外存中睡眠。⑥外存就绪。⑦进程从系统态返回。⑧进程刚被创建时的状态。⑨僵尸状态。Linux系统的进程状态及转换①就绪状态(执行)②浅度睡眠③深度睡眠④停止状态⑤僵尸状态6.2UNIX/Linux进程调度UNIX/Linux系统是分时系统，系统给每个进程分一个时间片，每个进程在自己的时间片内执行，当时间片结束时或从系统服务中返回时，动态计算进程的“优先级”，若有优先级高于当前进程的内存就绪态进程时，系统设置调度标识，并在以后某个时刻剥夺当前进程的执行权，而让优先级高的进程执行。UNIX/Linux的进程调度按时间片计算“优先级”，并按“优先级”的高低来调度进程，使优先级高的进程占有处理机而得到执行。这里所说的“优先级”不是一个具体的数字或变量，而是一个衡量优先程度的指标。6.2.1调度策略与优先级的计算Linux把所有进程分成两类：实时进程和普通进程。对普通进程采用时间片轮转法来调度进程的执行，所有就绪进程按先后排成队列，依次轮转，时间片用完而未完成任务者排在尾部，如此往复；对于实时进程则采用FIFO和时间片轮转进行调度。最后经调度模块综合计算出各进程的优先级，优先级最高者获得执行权。NiceLevel优先级在优先级计算过程中有一个基本参数参与运算，这就是传统UNIX/LinuxNiceLevel优先级，按传统做法，把它记为NICE。系统为每个进程设置了一个默认的NICE值（0），通过命令nice用户或管理员可以调整进程的NICE值，从而达到调整优先级的目的。在RedHatLinux9中它的调整范围为-20~19，在其它UNIX中，NICE取值范围可能与此不同。沿用UNIX的传统，NICE的值越大进程的优先级越低。NICE值可以被作为nice命令的参数来调试进程的优先级。6.2.2信号与软中断Unix/Linux中使用很多信号，用于进程通信与控制。进程通信时信号由主进程或系统或硬件等发送到目的进程，当目的进程收到信号后要进行相应的处理。若在目的进程在用户级执行，则收到信号后立即处理，若在内核级运行时，先将信号记下来，待返回到用户级时再处理。用户可以向目的进程发送信号，而实现一定程度的通讯，完成指定的工作或达到某种指定的目的。用户可以对收到的信号采取系统指定的办法进行处理，也可采取自己的办法进行处理，也可忽略信号。Linux系统的中断Linux系统常用的中断信号可用命令kill，killall和fuser来查询。如表6-1所示。在信号中，有的是硬件发出，比如SIGILL、SIGSEGV等，有的是可屏蔽的，比如SIGHUP、SIGQUIT等，而SIGKILL和SIGSTOP等是不可屏蔽。我们通常处理的只是一些软中断信号：名称值默认动作意义和功能描述SIGHUP1终止运行挂机或断线信号SIGINT2终止运行键盘收到Ctrl+CSIGQUIT3写出映像键盘收到退出Ctrl+\SIGKILL9终止运行KILL，不可屏蔽SIGTERM15同上进程终止信号6.3进程管理与调度命令可执行文件的setuid和setgid属性可执行文件和目录的sticky属性查询进程状态(ps)按名称终止进程的执行(killall)确定使用指定文件或文件系统的进程(fuser)让进程抗终止运行(nohup)改变进程的优先级(nice)进程挂起或作业的前/后运行切换6.3.1可执行文件的setuid和setgid属性在UNIX/Linux系统中，用户级别和执行权力是相关。但是有些工作，比如修改/etc/passwd和/etc/shadow文件等，对于普通用户都是必须的，因为它要修改密码。但是系统中这些文件对于普通用户是不允许有写操作的。于是就出现了普通用户通过某种机制行使超级用户权限的问题。1可执行文件的setuid和setgid属性当一个程序具有suid属性时，它执行时的uid将是该程序所有者的uid—即有效uid，记为euid，而执行者的原来uid叫为真实uid，记为ruid。当一个程序具有sgid属性时，它执行时的gid将是该程序的gid—即有效gid，记为egid，而执行者的原来gid叫为真实gid，记为rgid。suid/sgid属性只对二进制可执行文件有效，对可执行的脚本文件无效。可执行文件的setuid和setgid属性(续)当一个属于超级用户的可执行二进制程序具有suid属性时，则当一般用户执行它时，也就相当于有了超级用户的身份和权限。同样当一个属于超级用户所在组的可执行二进制程序具有sgid属性时，则当一般用户执行它时，也就相当于有了该组员的身份和权限。suid和sgid权限的存在可能会给某些程序的执行带来了方便，因为权限被放大了，但这也是一种危险。因此设置这种权限的可执行二进制程序不宜太多。常用的设置suid的程序有:/bin/ping、/usr/bin/passwd、/usr/bin/newgrp、/usr/bin/sudo、/usr/sbin/suexec和/usr/sbin/traceroutesetuid和setgid属性管理按照文件的属性，若用八进制表示，对应于suid和sgid的权限则为4000和2000。setuid和setgid属性设置1.数字方法：chmod4755myp1#为myp1设置suidchmod2775myp2#为myp2设置sgidchmod6777myp3#为myp3同时设置suid和sgid2.字符方式chmodu+smyp1#为myp1设置suidchmodg+smyp2#为myp2设置sgidchmodug+smyp3#为myp3同时设置suid和sgid修改后权限分别为：-rwsr-xr-x，-rwxrwsr-x和rwsrwsrwx2.目录的sticky权限UNIX/Linux系统允许目录使用sticky位属性(粘着位)。当一个目录设置了sticky位后，它内部的文件只能被文件主、目录主或超级用户删除、更名或移动。设置sticky位的目录有/tmp、/usr/tmp和/var/spool/uucppublic等。在传统的UNIX系统中sticky对可执行文件还具有特殊意义（略）。sticky权限管理sticky位是对目录执行权来说的，它的属性值为1000。sticky位也可用chmod命令通过root用户来设置。设有目录mydir的权限为drwxr-xr-x(755)，则可通过以下两种方法来设置它的sticky位：chmod1755mydir#数字方式chmod+tmydir#字符方式。设置后的权限为drwxr-xr-t或17556.3.2进程管理与调度命令1.查询进程状态(ps)功能：查询进程状态和信息，给出系统当前正在运行进程信息的快照。用法ps[options]说明：ps支持多种UNIX系统格式的个性化显示方式。且参数较多；可以配合kill命令结束系统中失控或不必要的进程。ps参数-A，-e：显示系统内的所有进程；-a：显示所有与终端相关的进程A：显示当前终端的所有进程，也包括其它用户进程-c：显示CLS和PRI栏；c：列出进程名，但不包含路径名-Cpname：显示进程名字为pname的同名进程信息-f：显示进程信息时显示带有路径的进程名和进程参数F：用ASCII字符显示