进程管理（二）

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进程的优先级

那么在系统中如何给进程配置优先级

在启动进程时，为不同的进程使用不同的调度策略。

nice值越高：表示优先级越低，例如19，该进程容易将cpu使用量让给其他进程。
nice值越低：表示优先级越高，例如-20，该进程更不倾向于让出cpu。

远程连接不上操作步骤

• 网络

  ping 10.0.0.100

• 端口

  telnet 10.0.0.150 22
  tcping 10.0.0.150 22

• 用户

  root

• 密码

  1

使用nice命令指定进程优先级

#打开一个终端
[root@zls ~]# nice -n -5 vim zls

#打开另一个终端，查看进程的优先级
[root@zls ~]# ps aux|grep [v]im
root       2342  0.1  0.2 151720  5212 pts/1    s<+  19:49   0:00 vim zls
[root@zls ~]# ps axo command,nice|grep [v]im
vim zls                      -5

使用renice调整已运行程序的优先级

#先查看sshd的优先级
[root@zls ~]# ps axo pid,command,nice|grep 折叠shd
   869 /usr/sbin/sshd -d             0
  1194 sshd: root@pts/0              0
  1307 sshd: root@pts/1              0
  1574 sshd: root@pts/2              0
  
#设置sshd的优先级为-20
[root@zls ~]# renice -n -20 869
869 (进程 id) 旧优先级为 0，新优先级为 -20

#再次查看sshd的优先级
[root@zls ~]# ps axo pid,command,nice|grep 折叠shd
   869 /usr/sbin/sshd -d           -20
  1194 sshd: root@pts/0              0
  1307 sshd: root@pts/1              0
  1574 sshd: root@pts/2              0

#一定要退出终端重新连接
[root@zls ~]# exit
登出

#再检查，就可以看到当前终端的优先级变化了
[root@zls ~]# ps axo pid,command,nice|grep sshd
   869 /usr/sbin/sshd -d           -20
  1194 sshd: root@pts/0              0
  1574 sshd: root@pts/2              0
  2361 sshd: root@pts/1            -20

企业案例，linux假死

什么是假死

所谓假死，就是能ping通，但是ssh不上去；任何其他操作也都没反应，包括上面部署的nginx也打不开页面。

假死如何实现

有一个确定可以把系统搞成假死的办法是：主进程分配固定内存，然后不停的fork，并且在子进程里面sleep(100)。
也就是说，当主进程不停fork的时候，很快会把系统的物理内存用完，当物理内存不足时候，系统会开始使用swap；那么当swap不足时会触发oom killer进程；
当oom killer杀掉了子进程，主进程会立刻fork新的子进程，并再次导致内存用完，再次触发oom killer进程，于是进入死循环。而且oom killer是系统底层优先级很高的内核线程，也在参与死循环。

系统假死为何能ping同无法连接

此时机器可以ping通，但是无法ssh上去。这是由于ping是在系统底层处理的，没有参与进程调度；sshd要参与进程调度，但是优先级没oom killer高，总得不到调度。

怎样解决

其实建议使用nice将sshd的进程优先级调高。这样当系统内存吃紧，还能勉强登陆sshd，进入调试。然后分析故障

后台进程管理

后台进程

通常进程都会在终端前台运行，但是一旦关闭终端，进程也会随着结束，那么此时我们就希望进程能在后台运行，就是将在前台运行的进程放到后台运行，这样即使我们关闭了终端也不影响进程的正常运行。

为什么要把进程放到后台运行

企业中很多时候会有一些需求：
1.传输大文件，由于网络问题需要传输很久
2.我们之前的国外业务，国内到国外，网速很慢，我们需要选择节点做跳板机，那么就必须知道，哪个节点到其他地区网速最快，丢包率最低。
3.有些服务没有启动脚本，那么我们就需要手动运行，并把他们放到后台

后台进程管理

jobs：查看后台进程
bg：永久放到后台
fg：调出后台任务

screen

#安装screen命令
[root@zls ~]# yum install -y screen

#安装redis
[root@zls ~]# yum install -y redis

#启动redis
[root@zls ~]# redis-server

#放到后台ctrl + z
[1]+  已停止               redis-server

#关闭终端，redis进程就没有了

#下载mysql安装包
[root@zls ~]# wget https://downloads.mysql.com/archives/get/file/mysql-5.7.24-linux-glibc2.12-x86_64.tar.gz

#使用screen
[root@zls ~]# screen -s download_mysqld
#ctrl + a + d放置后台
[detached from 3567.download_mysqld]
#查看screen列表
[root@zls ~]# screen -list
there is a screen on:
    3567.download_mysqld    (detached)
1 socket in /var/run/screen/s-root.

#打开screen终端
[root@zls ~]# screen -r 3567

系统平均负载

每次发现系统变慢时，我们通常做的第一件事，就是执行top或者uptime命令，来了解系统的负载情况。

[root@zls ~]# uptime
 20:45:42 up  8:56,  3 users,  load average: 0.01, 0.03, 0.05
#我们已经比较熟悉前面几个例子，他们分别是当前时间，系统运行时间，以及正在登陆用户数

#后面三个数依次是：过去1分钟,5分钟,15分钟的平均负载(load average)

平均负载

那到底如何理解平均负载：平均负载是指，单位时间内，系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，也就是平均活跃进程数

ps:平均负载与cpu使用率并没有直接关系。

可运行状态和不可中断状态是什么？

1.可运行状态进程，是指正在使用cpu或者正在等待cpu的进程，也就是我们用ps命令看的处于r状态的进程

2.不可中断进程，（你在做什么事情的时候是不能被打断的呢？...不可描述）系统中最常见的是等待硬件设备的io相应，也就是我们ps命令中看到的d状态（也成为disk sleep）的进程。

例如：当一个进程向磁盘读写数据时，为了保证数据的一致性，在得到磁盘回复前，他是不能被其他进程或者中断程序打断的，这个是后续的进程就处于不可中断的状态，如果此时进程强制被打断，kill -9 ... perfect准备好护照吧，有多远，走多远，千万别回来了。不可中断状态实际上是系统对进程和硬件设备的一种保护机制

因此，可以简单理解为，平均负载其实就是单位时间内的活跃进程数。

平均负载与cpu的使用率有什么关系

在十几工作中，我们经常容易把平均负载和cpu使用率混淆，所以在这里，我也做一个区分，可能你会感觉到疑惑，既然平均负载代表的是活跃进程数，那平均负载搞了，不就意味着cpu使用率高嘛？

我们还是要回到平均负载的含义上来，平均负载指的是每单位时间内，处于可运行状态和不可中断状态的进程数，所以，它不仅包括了正在使用cpu的进程数，还包括等待cpu和等待io的进程数。

而cpu的使用率是单位时间内，cpu繁忙情况的统计，跟平均浮现在并不一定完全对应。
比如：

cpu密集型进程，使用大量的cpu会导致平均负载升高，此时这两者是一致的。
io密集型进程，等待io也会导致平均负载升高，但cpu使用率不一定很高。

大量等待cpu的进程调度也会导致平均负载升高，此时的cpu使用率也会比较高。

但是cpu的种类也分两种：
cpu密集型
io密集型

例如mysql服务器，就需要尽量选择使用io密集型cpu

平均负载案例分析实战

下面我们以三个示例分别来看这三中情况，并用：stress、mpstat、pidstat等工具找出平均负载升高的根源

stress是linux系统压力测试工具，这里我们用作异常进程模拟平均负载升高的场景。

mpstat是多核cpu性能分析工具，用来实时检查每个cpu的性能指标，以及所有cpu的平均指标。

pidstat是一个常用的进程性能分析工具，用来实时查看进程的cpu，内存，io，以及上下文切换等性能指标。

#安装stress,命令sysstat
 yum provides strees    #找寻安装包
[root@zls ~]# yum install -y stress
[root@zls ~]# yum install -y sysstat

案例一：cpu密集型

我们在第一个中断运行stress命令，模拟一个cpu使用率100%的场景：

#第一个终端执行
[root@zls ~]# stress --cpu 1 --timeout 600

#第二个终端查看
[root@zls ~]# uptime
 22:04:12 up 10:15,  4 users,  load average: 1.98, 0.57, 0.22
 
#高亮显示变化区域
[root@zls ~]# watch -d uptime
every 2.0s: uptime                                                                                                                                                                                                                                      sun jul 14 22:05:16 2019

 22:05:16 up 10:16,  4 users,  load average: 2.84, 1.05, 0.41

使用mpstat查看cpu使用率的变化情况

[root@zls ~]# mpstat -p all 5
linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls)   2019年07月14日     _x86_64_    (1 cpu)

22时08分51秒  cpu    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
22时08分56秒  all   99.20    0.00    0.80    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
22时08分56秒    0   99.20    0.00    0.80    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

22时08分56秒  cpu    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
22时09分01秒  all   99.60    0.00    0.40    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
22时09分01秒    0   99.60    0.00    0.40    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

从终端2可以看到，1分钟平均负载会慢慢增加到2.00，而从终端三中还可以看到，正好有一个cpu的使用率为100%，但他的iowait只有0，这说明平均负载的升高正式由于cpu使用率为100%，那么到底哪个进程导致cpu使用率为100%呢？可以使用pidstat来查询

#间隔5秒输出一组数据
[root@zls ~]# pidstat -u 5 1
linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls)   2019年07月14日     _x86_64_    (1 cpu)

22时14分00秒   uid       pid    %usr %system  %guest    %cpu   cpu  command
22时14分05秒     0      8349    0.00    0.20    0.00    0.20     0  kworker/0:3
22时14分05秒     0      9903   99.60    0.00    0.00   99.60     0  stress

平均时间:   uid       pid    %usr %system  %guest    %cpu   cpu  command
平均时间:     0      8349    0.00    0.20    0.00    0.20     -  kworker/0:3
平均时间:     0      9903   99.60    0.00    0.00   99.60     -  stress

案例二：i/o密集型

还是使用stress命令，但是这次模拟io的压力

[root@zls ~]# stress --io 1 --timeout 600s

在第二个终端运行uptime查看平均负载的变化情况

[root@zls ~]# watch -d uptime
every 2.0s: uptime                                                                                                                                                                                                                                      sun jul 14 22:17:38 2019

 22:17:38 up 10:28,  4 users,  load average: 2.47, 2.25, 1.61

在第三个终端运行mpstat查看cpu使用率的变化情况

[root@zls ~]# mpstat -p all 5
linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls)   2019年07月14日     _x86_64_    (1 cpu)

22时19分32秒  cpu    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
22时19分37秒  all    2.78    0.00   97.22    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
22时19分37秒    0    2.78    0.00   97.22    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

22时19分37秒  cpu    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
22时19分42秒  all    3.01    0.00   96.99    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00
22时19分42秒    0    3.01    0.00   96.99    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

#发现cpu与内核打交道的sys占用非常高

那么到底哪个进程导致iowait这么高呢？

[root@zls ~]# pidstat -u 5 1
linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls)   2019年07月14日     _x86_64_    (1 cpu)

22时20分59秒   uid       pid    %usr %system  %guest    %cpu   cpu  command
22时21分04秒     0      6900    0.00    0.20    0.00    0.20     0  kworker/0:0
22时21分04秒     0     10104    2.76   83.07    0.00   85.83     0  stress
22时21分04秒     0     10105    0.00   10.63    0.00   10.63     0  kworker/u256:2


平均时间:   uid       pid    %usr %system  %guest    %cpu   cpu  command
平均时间:     0      6900    0.00    0.20    0.00    0.20     -  kworker/0:0
平均时间:     0     10104    2.76   83.07    0.00   85.83     -  stress
平均时间:     0     10105    0.00   10.63    0.00   10.63     -  kworker/u256:2

这时候发现看到的数据比较少，需要更新一下命令：

#下载新版本的包
[root@zls ~]# wget http://pagesperso-orange.fr/sebastien.godard/sysstat-11.7.3-1.x86_64.rpm

#升级到新版本
[root@zls ~]# rpm -uvh sysstat-11.7.3-1.x86_64.rpm
准备中...                          ################################# [100%]
正在升级/安装...
   1:sysstat-11.7.3-1                 ################################# [ 50%]
正在清理/删除...
   2:sysstat-10.1.5-17.el7            ################################# [100%]

然后再次查看结果,明显显示的数据多了

[root@zls ~]# pidstat -u 5 1
linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls)   2019年07月14日     _x86_64_    (1 cpu)

22时24分40秒   uid       pid    %usr %system  %guest   %wait    %cpu   cpu  command
22时24分45秒     0       281    0.00    0.20    0.00    0.40    0.20     0  xfsaild/sda3
22时24分45秒     0     10104    2.99   82.67    0.00    0.00   85.66     0  stress
22时24分45秒     0     10105    0.00    8.76    0.00   92.43    8.76     0  kworker/u256:2
22时24分45秒     0     10118    0.20    0.40    0.00    0.00    0.60     0  watch
22时24分45秒     0     10439    0.00    3.98    0.00   94.82    3.98     0  kworker/u256:3
22时24分45秒     0     11007    0.00    0.20    0.00    0.00    0.20     0  pidstat

平均时间:   uid       pid    %usr %system  %guest   %wait    %cpu   cpu  command
平均时间:     0       281    0.00    0.20    0.00    0.40    0.20     -  xfsaild/sda3
平均时间:     0     10104    2.99   82.67    0.00    0.00   85.66     -  stress
平均时间:     0     10105    0.00    8.76    0.00   92.43    8.76     -  kworker/u256:2
平均时间:     0     10118    0.20    0.40    0.00    0.00    0.60     -  watch
平均时间:     0     10439    0.00    3.98    0.00   94.82    3.98     -  kworker/u256:3
平均时间:     0     11007    0.00    0.20    0.00    0.00    0.20     -  pidstat

案例三：大量进程的场景

当系统运行进程超出cpu运行能力时，就会出现等待cpu的进程。

1.首先，我们还是使用stress命令，模拟的是多个进程

[root@zls ~]# stress -c 4 --timeout 600

2.由于系统只有一个cpu，明显比4个进程要少的多。因此，系统的cpu处于严重过载状态

[root@zls ~]#
every 2.0s: uptime                                                                                                                                                                                                                                      sun jul 14 22:28:50 2019

 22:28:50 up 10:39,  4 users,  load average: 3.96, 3.89, 3.00

3.在运行pidstat命令来查看一下进程的情况

[root@zls ~]# pidstat -u 5 1
linux 3.10.0-862.el7.x86_64 (zls)   2019年07月14日     _x86_64_    (1 cpu)

22时31分12秒   uid       pid    %usr %system  %guest   %wait    %cpu   cpu  command
22时31分17秒     0     11317   24.75    0.00    0.00   75.05   24.75     0  stress
22时31分17秒     0     11318   24.95    0.00    0.00   75.45   24.95     0  stress
22时31分17秒     0     11319   24.75    0.00    0.00   75.25   24.75     0  stress
22时31分17秒     0     11320   24.75    0.00    0.00   75.45   24.75     0  stress
22时31分17秒     0     11381    0.20    0.40    0.00    0.00    0.60     0  watch
22时31分17秒     0     11665    0.00    0.20    0.00    0.00    0.20     0  pidstat

平均时间:   uid       pid    %usr %system  %guest   %wait    %cpu   cpu  command
平均时间:     0     11317   24.75    0.00    0.00   75.05   24.75     -  stress
平均时间:     0     11318   24.95    0.00    0.00   75.45   24.95     -  stress
平均时间:     0     11319   24.75    0.00    0.00   75.25   24.75     -  stress
平均时间:     0     11320   24.75    0.00    0.00   75.45   24.75     -  stress
平均时间:     0     11381    0.20    0.40    0.00    0.00    0.60     -  watch
平均时间:     0     11665    0.00    0.20    0.00    0.00    0.20     -  pidstat

总结

1.平均负载高有可能是cpu密集型进程导致的
2.平均负载高并不一定代表cpu的使用率就一定高，还有可能是i/o繁忙
3.当发现负载高时，可以使用mpstat、pidstat等工具，快速定位到，负载高的原因，从而做出处理