Procesy w linuksie

Jak zapowiadaliśmy, kontynuujemy sagę na temat konsoli i zaawansowanych technik związanych z niskopoziomową obsługą Linuksa. Dziś poznamy tajniki procesów, dowiemy się jak nimi zarządzać, nadawać im priorytet czy… wręcz zabijać(!)

Na początek anegdotka:

W pubie siedzi grupka informatyków, obok grupka dresiarzy. Drudzy zachowują się agresywnie i podśmiewają się z postury geeków i ich flanelowych wdzianek. Atmosfera gęstnieje, nie wiadomo czy nie dojdzie do awantury. Wtem… dzwoni telefon.
[odbiera informatyk]
- Co??? W ogóle ci nie odpowiada? W ogóle się ciebie nie słucha? Próbowałeś już „nice”? Taak? Nic nie dało..? Ok. Dobra — skilluj go.
[odkłada słuchawkę]
W tym momencie najbardziej napakowany z dresów wstaje i z wielkim podziwem odzywa się do informatyka:
- Szacun.

To tym dowcipnym wstępie przejdźmy od razu do rzeczy.

1. Podstawy

Na początek warto poznać definicję procesu, oraz kilka innych terminów z nim związanych. Mówiąc najogólniej proces jest wykonywanym programem, który posiada pewien stan:

• nowy – proces właśnie został utworzony
• gotowy – proces znajduje się w pamięci czeka na wykonanie swojego kodu przez procesor
• działający – proces, który aktualnie jest wykonywany przez procesor
• zablokowany – proces oczekujący na przydzielenie danego zasobu
• zakończony – proces kończący działanie

Proces otrzymuje dostęp do zasobów takich jak np.: procesor, pamięć, pliki, urządzenia wejścia – wyjścia. Każdy posiada swój unikalny identyfikator liczbowy PID (ang. Process ID) oraz identyfikator rodzica (PPID – ang. Parent Process ID) czyli procesu który go utworzył. Tak więc uruchomione procesy można przedstawić w formie drzewa, w którego korzeniu znajdować się będzie proces z PID równym jeden – init, uruchamiany jako pierwszy po załadowaniu jądra. Podobnie jak pliki procesy posiadają swoich właścicieli, zazwyczaj są to użytkownicy którzy uruchomili dany program, wyjątkiem jest tu program z ustawionym bitem setuid lub też setgid. Prawa dostępu do zasobów systemu (np. plików w katalogu /dev), użytkownika który uruchomił proces, określają prawa dostępu jakie będzie posiadał proces. Do komunikacji z procesami wykorzystywane są tzw. sygnały. Programy uruchomione są z różnym priorytetem, określanym liczbą nice, przyjmującą wartości od -20 (najwyższy) do 19 (najniższy), domyślna wartość to 0.

2. fg, bg, jobs

Terminal umożliwia uruchamianie kilku programów naraz, przełączanie się pomiędzy nimi polega na przesuwaniu programu z „pierwszego planu” w „tło”. Tylko pierwszoplanowy proces może odbierać dane od użytkownika. Przesuwanie procesów z tła na pierwszy plan i w drugą stronę porównać można do aktywnego okna które przykrywa, pozostałe, nieaktywne okna.
Aby uruchomić program w tle wystarczy na końcu polecenia dostawić znak & (ang. Ampersand).

$ mpg123 -q plik.mp3&
[1] 638
$

Uruchamiając mpg123 w tle mogę słuchać muzyki mając cały czas dostęp do powłoki. Powłoka w nawiasie kwadratowym podała mi numer zadania (ang. job) - 1, oraz numer PID - 638.
Aby wyświetlić listę uruchomionych w tle zadań, należy użyć polecenia jobs, posiada ono dodatkowy parametr -l podający dodatkowo numer PID danego zadania.
Aby zatrzymać proces pierwszoplanowy należy użyć kombinacji Ctrl + z (w tym przypadku do procesu zostanie wysłany sygnał SIGSTP), aby zatrzymać proces można posłużyć się kombinacją Ctrl + c, przesłany zostanie do procesu sygnał SIGINT .

$ jobs -l
[1]-   638 Running                 mpg123 -q plik.mp3 &
[2]+   878 Stopped (tty output)    mc

W tle uruchomione zostały dwa zadania, mpg123 jest uruchomiony ponieważ do działania nie potrzebuje interakcji z użytkownikiem, mc jest zatrzymany i czeka na dane od użytkownika.
Aby dany proces uczynić pierwszoplanowym, należy posłużyć się poleceniem fg %numer zadania, lub fg %?nazwa plecenia lub fragment nazwy.

$ fg %1
$ fg %mpg

W pierwszym przypadku przeniosłem zadanie na pierwszy plan odwołując się do jego numeru zadania, w drugim odwołując się po fragmencie nazwy.
Polecenie bg %numer zadania, uruchomi zatrzymane w tle zadanie, w przeciwieństwie do polecenia fg, nie przeniesie zadania na pierwszy plan.

$ mpg123 -q plik.mp3
Ctrl + z
[3]+  Stopped                 mpg123 -q plik.mp3
$ bg %3
[3]+ mpg123 -q plik.mp3 &

Na koniec warto zwrócić uwagę na jeden fakt, na ekranie pojawią się dane wysyłane przez program w tle na standardowe wyjście, wyjście błędów, aby tego uniknąć można przekierować strumień do śmietnika np.polecenie > /dev/null

3. ps, pstree

Przedstawione wcześniej polecenie jobs, wyświetlało procesy uruchomione na danym terminalu. Aby wyświetlić szczegółowy spis procesów uruchomionych w systemie można posłużyć się poleceniem ps, uruchomione bez parametrów zadziała tak jak jobs. Pełny spis wszystkich parametrów dostępny jest w podręczniku tego polecenia (man ps), poniżej kilka najciekawszych opcji:

• -e wyświetli każdy proces uruchomiony w systemie
• -l szczegółowy opis
• -f opis szczegółowy, krótszy od -l
• -H pokazuje spis procesów w formie drzewa
• a wyświetla wszystkie procesy
• x wyświetla procesy uruchomione bez terminala
• u podaje nazwę użytkownika który uruchomił proces
• f wyświetla procesy w formie drzewa

Ps przyjmuje parametry w dwóch, nie kompatybilnych ze sobą, formatach: System V (parametry z myślnikiem -), oraz BSD. Wyjście polecenia z parametrami aux będzie wyglądać:

$ ps aux
USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root         1  0.0  0.1   2952  1852 ?        Ss   10:49   0:01 /sbin/init
adam      5623  0.0  0.6  27892  7100 ?        Ssl  10:51   0:00 /usr/bin/gnome-session
adam      6815  0.2  1.6  39880 16728 ?        S    11:11   0:14 gedit
adam      7105  0.0  0.2   5708  3060 pts/1    Ss   11:16   0:00 bash

Poszczególne kolumny oznaczają:

• USER – nazwa użytkownika, właściciela procesu
• PID – identyfikator procesu
• %CPU – szacowany procent użycia procesora, obliczany poprzez podzielenie czasu użycia procesora przez proces, przez czas uruchomienia
• %MEM – szacowany procent użycia pamięci
• VSZ – ilość użytej pamięci wirtualnej w KB
• RSS – wykorzystana pamięć fizyczna w KB
• TTY – terminal na którym uruchomiono proces
• STAT – stan procesu, D oczekujący na dane z I\O, R działający, S uśpiony, T zatrzymany, X proces martwy(nie powinien być wyświetlany), Z proces zombie
• START – godzina uruchomienia procesu
• TIME – łączny czas zużycia procesora
• COMMAND – polecenie które uruchomiło proces

Polecenie pstree, wyświetla procesy w formie drzewa, posiada parametr -a wyświetlający polecenie które uruchomiło proces.

$ pstree -a
init
  ├─cupsd
  ├─dbus-daemon --system
  ├─gedit
  └─gnome-terminal
      ├─bash
      │   └─man ps
      │       └─pager -s
      ├─bash
      │   └─man ps
      │       └─pager -s
      └─bash
          └─pstree -a

3. top

Polecenie top umożliwia podgląd uruchomionych procesów w systemie w czasie rzeczywistym. Parametr -u nazwa użytkownika umożliwia podgląd procesów uruchomionych tylko wybranego użytkownika, -pPID pozwala na podgląd procesu o określonym PID, przy czym parametr ten może zostać podany do 20 razy.

$ top
top - 17:38:09 up 43 min,  2 users,  load average: 0.32, 0.17, 0.06
Tasks: 124 total,   1 running, 123 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
Cpu(s):  1.5%us,  0.2%sy,  0.0%ni, 98.3%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Mem:   1026304k total,   560996k used,   465308k free,    42120k buffers
Swap:  1020116k total,        0k used,  1020116k free,   246652k cached

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND
 7391 adam      15   0  189m  56m  21m S    3  5.6   0:20.42 firefox-bin
 7517 adam      15   0  2368 1164  876 R    1  0.1   0:00.03 top
 4029 root      13  -2  1744  384  280 S    0  0.0   0:00.76 ipw3945d-2

Aby zamknąć program należy posłużyć się przyciskiem q, niektóre przydatne skróty:

• F lub O zmienia kolejność sortowania
• spacja odświeża ekran
• < ,> zmienia kolejność sortowania, wg. wyświetlanych kolumn
• r zmienia wartość nice procesu
• W zapisuje bieżące ustawienia top do pliku ~/.toprc
• k wysyła sygnał do procesu
• 
  

4. htop

Htop wyświetla listę procesów w bardziej rozbudowanej graficznie formie, program ten korzysta z biblioteki ncurses, zazwyczaj nie jest domyślnie dostępny.

• kursory – poruszanie się pomiędzy procesami
• F1 – menu pomocy
• F2 – ustawienia
• F3 – wyszukaj proces
• F4 – odwraca sortowanie
• F5 – wyświetla procesy w formie drzewa
• F6 – zmienia kolejność sortowania
• F7 – zmniejsza priorytet wybranego procesu
• F8 – zwiększa priorytet wybranego procesu
• F9 – wysyła sygnał do procesu
• F10 – kończy program

5. kill

Wysyła sygnały procesom, składnia to kill sygnał PID, domyślny sygnał to SIGTERM (wartość liczbowa: 15), „delikatnie” kończący działanie programu pozwalający zamknąć otwarte pliki i „posprzątać” po swoim działaniu. Mocniejszym w działaniu procesem jest SIGKILL (wartość 9) wymuszający natychmiastowe zakończenie programu, sygnały SIGSTOP oraz SIGCONT odpowiednio zatrzymują i wznawiają wykonanie procesu. Procesowi można wysłać sygnał używając jego nazwy, lub korzystając z wartości liczbowej.

kill -SIGKILL 7496
kill -9 7496

W obu przypadkach zostanie „zabity” proces od PID 7496.

6. killall

W tym poleceniu moża przesłać sygnał wykorzystując nazwę procesu (można użyć wyrażeń regularnych) np.:

killall mplayer

Zabije wszystkie procesy o nazwie mplayer. Ciekawym parametrem jest -l, wyświetlający wszystkie możliwe sygnały. W niektórych systemach np. Solaris polecenie to zabija wszystkie procesy jakie użytkownik jest w stanie zabić, uruchomione przez roota zakończy działanie systemu.

7. nohup

Polecenie to związane jest z sygnałem SIGHUP. Historycznie sygnał ten informował o utracie połączenia z terminalem. Obecnie wykorzystywany jest do informowania, że pseudo-terminal na którym uruchomiono program zakończył działanie, przez co programy uruchomione na tym terminalu też są kończone. Proces uruchomiony z poleceniem nohup będzie ignorował ten sygnał.

$ nohup pidgin
nohup: dołączanie wyników do `nohup.out'

Jeżeli wcześniej wyjście programu nie zostało przekierowane do pliku, nohup domyślnie przekieruje je do nohup.out.

8. pidof, pgrep

To dwa małe ale przydatne polecenia, podają one PID polecenia.

$ pidof nautilus
5668
$ pgrep nautilus
5668

Polecenie pgrep uruchomione z parametrem -l, wyświetla nazwę programu i PID, a z parametrami -u nazwa użytkownika, -G nazwa grupy wyświetla procesy należące do danego użytkownika lub grupy.
$ kill `pidof mplayer`
W powyższym przykładzie wykorzystałem pidof do zamknięcia mplayera nieznając jego numeru PID.

9. renice

Polecenie to zmienia priorytet procesu, najwyższy priorytet to -20, najniższy to 19. Priorytety zmniejszać może tylko root.

$ renice 19 `pidof top`
12344: old priority 0, new priority 19

Parametr -u nazwa użytkownika zmieni priorytet wszystkim procesom których właścicielem jest podany użytkownik, -g nazwa grupy podana grupa.

$ renice 5 -u adam
1000: old priority 2, new priority 5

Ten artykuł jest częścią serii „Wszystko o konsoli” tworzonej na wiki projekt jakilinux.org przez społeczność związaną z wortalem pod przewodnictwem Adama Zielińskiego. Jeśli chciałbyś napisać kolejną część artykułu, po prostu napisz do Adama albo stwórz zalążek artykułu na wiki!

Komendy mogą się przydać

Zarządzanie plikami i systemem plików  [edytuj]
cat – wypisywanie i łączenie plików
chattr – ustawianie dodatkowych atrybutów dla systemów plików ext2/ext3
chgrp – zmiana grupy pliku
chmod – zmiana praw dostępu do pliku
chown – zmiana właściciela/grupy pliku
cd – zmiana bieżącego katalogu, użyty bez argumentów powraca do katalogu domowego
cp – kopiowanie plików
df – wypisywanie wolnej przestrzeni zamontowanych systemów plików
du – wyświetla ilość miejsca zajmowanego przez pliki/katalogi
file - ustalanie typu danych zawartych w pliku
find – przeszukiwanie systemu plików
fsck - sprawdzanie integralności systemu plików
getfacl – odczytuje prawa dostępu z list ACL
ln – tworzenie dowiązań twardych i symbolicznych (patrz niżej)
lndir - tworzenie dowiązań do wszystkich plików w katalogu
ls – listowanie zawartości katalogu
lsof - wyświetlanie listy otwartych plików, oraz używających ich programów
mkdir – tworzenie katalogów
mkfifo - tworzenie kolejek
mount – montowanie urządzeń/zasobów w systemie plików (patrz niżej)
mv – przenoszenie/zmiana nazwy pliku
pwd – wydruk aktualnego katalogu
rcp -transfer plików na zdalny host
rm – usuwanie plików
rmdir – usuwanie katalogów
scp - transfer plików bezpiecznym kanałem, SSH, na zdalny host
setfacl – ustawia prawa dostępu list ACL
split - dzielenie pliku na kawałki
touch - zamiana daty ostatniej modyfikacji, lub dostępu do pliku bądź utworzenie pustego pliku
umount – odmontowanie zasobu z systemu plików (patrz mount)
unlink – wywołanie systemowe, usuwanie pliku lub katalogu

Zarządzanie procesami  [edytuj]
anacron - wykonanie polecenia raz na jakiś czas
at - jednorazowe wykonywanie polecenia w określonym czasie
chroot - uruchomienie programu ze zmienionym katalogiem głównym
cron - regularne uruchamianie programów w określonym czasie
fg – przeniesienie procesu uruchomionego w tle na pierwszy plan
kill – przekazanie sygnału do procesu (domyślnie usunięcie wskazanego procesu)
killall - zakończenie wykonywania wszystkich procesów o podanej nazwie
ps – pobieranie informacji o aktywnych procesach
top – wyświetla najważniejsze procesy
watch - monitorowanie wyniku polecenia

Zarządzanie użytkownikami i systemem  [edytuj]
halt – zatrzymywanie systemu
passwd – zmiana hasła
su – logowanie na konto innego użytkownika (patrz niżej)
sudo – uruchomienia aplikacji z uprawnieniami root
useradd, lub adduser - dodaje nowego użytkownika
w – podobnie jak who, jednak zawiera więcej informacji
who – wypisanie listy zalogowanych użytkowników wraz z dodatkowymi informacjami o nich
whoami – pokazuje bieżący efektywny uid, czyli identyfikator użytkownika, z którego prawami działamy
userdel - usuwa użytkownika

Przetwarzanie tekstu  [edytuj]
cut – wycina określone znaki z wejścia (zazwyczaj z pliku)
grep – wypisywanie linii pasujących do wzorca
head - wypisanie pierwszych 10 linijek tekstu
more – rozwinięcie o sterowanie strumieniem
tail – wypisanie ostatnich 10 linijek tekstu, także używane w diagnostyce (patrz niżej)
tee – wypisywanie danych wejściowych na standardowe wyjście i do dowolnej liczby plików
vi – edycja plików tekstowych

Operacje wejścia/wyjścia  [edytuj]
echo – druk na standardowe wyjście
printf - bardziej rozbudowane polecenie drukujące na standardowe wyjście.
read - wczytanie znaków z terminala

Inne  [edytuj]
clear – wyczyszczenie konsoli/terminala
mail – zarządzanie pocztą
man – podręcznik elektroniczny
startx – uruchomienie środowiska X Window System
test - sprawdzanie typów plików i porównywanie wartości

Operatory (bash)  [edytuj]
&& - wykonaj jeśli poprzednie polecenie zakończyło się sukcesem, np. `./configure && make bzImage`
; - bezwzględne wykonanie, np. `clear ; echo -e "Fajnie!"`
> - przekierowanie standardowego wyjścia (czyli to co program wypisze w konsoli) do pliku, np. `cat /proc/cpuinfo > ~/cpuinfo.txt`
< - przekierowanie do standardowego wejścia, np. `cat < /proc/cpuinfo`, jednak w efekcie to to samo co `cat /proc/cpuinfo` (w pierwszym przypadku dane wejściowe to plik skierowany na standardowe wejście, w drugim parametr przekazywany do programu, który znajduje, otwiera i czyta plik)
| - skierowanie standardowego wyjścia do potoku, który obsłuży program trzeci, np. `cat /etc/hosts | grep "192.168.0." | awk {print $1}`
`komenda` - wykonanie polecenie bashowego w trakcie wykonywania poprzedniego polecenia, np. `clear && echo -en "\033[1;31mInformacje o procesorze:\033[1;0m\n`cat < /proc/cpuinfo`\n"` - należy zwrócić uwagę na operator "`", przerywa on na chwilę działanie skryptu, wykonuje polecenie `cat` i kieruje standardowe wyjście w miejsce operatorów ``. Parametry programu echo - \033[y;xxm ustawiają kolory - y to kolor tła, x to kolor napisów.

Przykłady łączenia kilku poleceń  [edytuj]
$ su -c "mount -t smbfs //inny_komputer/share /mnt/net_share; cp -r /mnt/net_share /home/uzytkownik/dane; chown uzytkownik:users -r /home/uzytkownik/dane; umount /mnt/net_share" – Podane polecenie skopiuje zawartość udostępnionych zasobów z inny_komputer, nada im odpowiednie prawa dostępu i potem odmontuje zasoby sieciowe. Wszystko jest wykonywane z poziomu roota, gdyż domyślnie tylko on może montować partycje i zasoby innych komputerów

Firefox Os

Link do pobrania softu: Download

NetBSD

Link do Pobrania softu: Download

Plan9

Link do Pobrania softu: Download

OpenWrt

Link do Pobrania softu: Download

PwnPi

Link do Ponrania Softa:  Donwload