概述

本文深入介绍基础的 Linux 进程管理技术。您将学习如何：

• 管理前台和后台作业
• 启动在注销之后仍将运行的进程
• 监控进程
• 根据需要选择和排列进程的显示方式
• 向进程发送信号

本文帮助您准备 Linux Professional Institute's Junior Level Administration (LPIC-1) 考试的 103 主题下的 103.5 考核目标。该考核目标的权值为 4。

先决条件

为了从本文获得最大的收益，您应该具备基础的 Linux 知识，并且具有一个能够正常运行的 Linux 系统，您将在 Linux 系统上练习本文讨论的命令。不同版本的程序输出的结果的格式可能不同，因此您的结果可能与本文图片和清单所示的结果有所不同。本文的例子显示的结果来自于 Ubuntu 9.10 (Karmic Koala) 发行版。

管理前台和后台作业

联系 Ian

您只要停下来仔细思考一下就会发现，除了本系列早期文章讨论的终端程序之外，您的电脑还运行着许多其他程序。事实上，如果您使用图形化桌面，您可能一次打开了多个终端窗口，或者打开了文件浏览器、Internet 浏览器、游戏、电子表格或其他应用程序。我们以前介绍的例子已经演示了在一个终端窗口中输入的命令。您要等待该命令运行完毕之后才能运行其他命令。在本文中，您将了解如何通过终端窗口一次运行多个命令。

当您在终端窗口运行命令时，您是在前台

运行它。大部这些命令的运行都很快，但现在假设您运行的是图形化桌面，并且想在桌面上显示一个数字时钟。尽管大部分图形化桌面都有一个时钟，我们仍然以此作为例子。

如果您安装了 X Window System，您也许会拥有一些实用程序，比如 xclock 或 xeyes。如果您还没有安装这些实用程序，您可以在名为 xorg-x11-apps 或 x11-apps 的包中找到它们。这两个包中的实用程序都可以在本例中使用，但我们选择使用 xclock。根据实用程序的手册页，您可以通过以下命令在图形化桌面上启动数字时钟：

-update 1 部分请求每秒钟更新一次；如果取消该选项，时钟将每分钟更新一次。让我们在终端窗口中运行该命令。您将看到一个类似于图 1 的时钟，您的终端窗口类似于清单 1。如果您没有 xclock 或 X Window System，稍后您将看到如何在终端窗口中创建一个简易的数字时钟。现在，您先根据本文的步骤学习，并以该时钟作为例子进行练习。

注意：在撰写本文时，有一个 bug 在启用桌面效果时会影响 xclock。最明显的影响是标题栏不变化，即使操作它时也是这样。如果您的 xclock 例子与本文的不同，您可能要关闭桌面效果一段时间。

不幸的是，您的终端窗口不再出现命令提示符，因此您要恢复它。幸好 Bash shell 有一个暂停

键 Ctrl-z。按下该组合键将恢复终端提示符，如清单 2 所示。

xclock 数字时钟仍然出现在桌面上，但它已经停止运行。事实上，如果您拖动另一个窗口让它与时钟的一部分重叠，时钟被重叠的部分仍然会保持不变。注意，终端输出消息显示 “[1]+  Stopped”。该消息中的 1 表是作业编号

。您可以通过输入 fg %1 重新启动时钟。您还可以通过输入 fg %xclock 或 fg %?clo 使用命令名或命令名的一部分。最后，您仅需要输入不带任何参数的 fg 就可以重新启动最近停止的作业，如本例中的 job 1。使用命令 fg 重启任务还会将其带回到前台，因此不再出现 shell 提示符。您需要做的就是将作业放回到

；bg 命令的作业指示与 fg 命令相同，它的作用就是将作业放回到后台。

清单 3 显示如何将 xclock 作业带回到前台，并使用两种形式的 fg 命令暂停它。您可以再次暂停它并将它放到后台；此时，即使您在终端窗口运行其他程序，时钟仍会继续运行。

使用 “&”

您可能已经注意到，当您将 xclock 放在后台时，该消息不再显示 “Stopped”，并且使用与符号 (&) 终止了它。事实上，您根本不需要暂停程序就可以将它放到后台；您仅需将一个与符号 (&) 添加到该命令的后面 shell 就会在后台启动该命令（或命令列表）。让我们通过该方法启动一个背景为白色的带指针时钟。您将看到类似于图 2 所示的时钟，其终端输出类似于清单 4。

注意，这次显示的消息与上一次略有不同。它显示一个作业编号和一个进程 ID（PID）。我们稍后将更详细地讨论 PID 和状态。目前我们使用 jobs 命令找出有多少个作业正在运行。添加 -l 选项来列出 PID，您将看到 job 2 的 PID 为 4320，如清单 5 所示。此外还要注意，job 2 的作业编号旁边有一个加号 (+)，这表明它是现正在运行

的作业。如果 fg 命令不带有任何作业指示，该作业将出现在前台。

在解决其他与后台作业相关的问题之前，我们先看看一个自制的简易数字时钟。我们使用 sleep 命令将显示推迟两秒，然后使用 date 命令打印当前的日期和时间。我们将这两个命令放在一个 while 循环中，该循环带有一个用于创建无限循环的 do/done 代码块。最后，我们将所有代码放在一对圆括号中构成一个命令列表，然后使用与号将整个列表放到后台。本系列后面的文章介绍如何使用循环和脚本构建更加复杂的命令。清单 6. 简易的数字时钟

我们创建的命令列表作为 job 2 运行，其 PID 为 4856。每隔两秒钟将运行 date 命令，并且将日期和时间打印在终端窗口上。您输入的内容将突出显示。如果您的输入速度很慢，在输入完整的命令之前，您输入的字符就被几行输出隔开了。事实上，您为了将命令列表放到前台而输入的 “f” 和 “g” 相隔好几行。当您最终输入了 fg 命令之后，bash 将显示正在 shell 中运行的命令（即命令列表），该命令仍然每隔两秒钟打印输出结果。

在将作业放入前台之后，您可以终止它，或者采取其他操作。在本例中，我们使用 Ctrl-c 终止时钟。

您可能想问为什么该作业为 job 2。在终止了指针式时钟之后，仅剩下一个运行的作业，它的作业编号为 1。所以将分配下一个可用的作业编号，因此我们的简易时钟为 job 2。

标准 I/O 和后台进程

在前面的例子中，来自 date 命令的输出被我们输入的 fg 命令产生的字符隔开。这导致一个有趣的问题。如果后台进程需要来自 stdin 的输入时，它会发生什么情况？

我们将在其下启动后台应用程序的终端进程称为控制终端

。除非被重定向到其他地方，否则来自后台进程的 stdout 和 stderr 流将被定向控制终端。类似地，后台任务希望收到来自控制终端的输入，但是控制终端不能将您输入的任何字符定向到后台进程的 stdin。对于这种情况，Bash shell 将暂停进程，从而使它停止执行。您可以将它放到前台并提供必要的输入。清单 7 显示了一个简单的例子，在该例中可以将命令列表放到后台。在片刻之后，按下 Enter 并看到关于进程已被停止的消息。将该命令列表放到前台，添加一行输入，最后按下 Ctrl-d 表示输入文件的结尾。在命令列表运行完成之后将显示我们创建的文件。

在注销之后运行进程

在实际操作中，您可能想要将后台进程的标准 I/O 流重定向到文件。这涉及到另一个问题：如果控制终端关闭或用户注销，进程会发生什么情况？答案取决于所使用的 shell。如果 shell 发送 SIGHUP（或 hangup）信号，那么很可能导致应用程序关闭。我们将在稍后讨论信号，现在考虑解决该问题的另一种方法。

nohup 命令用于启动一个忽略 hangup 信号的命令，并且将 stdout 和 stderr 附加到文件。默认的文件为 nohup.out 或 $HOME/nohup.out。如果文件不可被写入，将不运行命令。如果您想要将输出指定到其他位置，那么重定向 stdout 或 stderr，参见文章 “学习linux-流、管道、重定向”。

nohup 命令将不执行管道线或命令列表。您可以将管道线或列表保存在一个文件中，然后使用 sh（默认 shell）或 bash 命令运行它。本系列的另一篇文章将显示如何让脚本文件变成可执行文件，但是在本文中我们通过 sh 或 bash 命令运行脚本。清单 8 显示了如何为我们的简易数字时钟准备脚本。将时间写到文件中用途不大，并且会造成文件不断变大，因此我们将时钟设置为每 30 秒钟更新一次，而不是每秒钟更新一次。

如果我们显示 nohup.out 的内容，我们将看到一些行，并且每个行的出现都比它前面的第二个行晚 30 秒，如清单 9 所示。

老版本的 nohup 不将状态消息写到控制终端，因此如果您做错了事情，很难立即发现。如果您将 stdout 和 stderr 重定向到自己选择的文件，您将看到老版本中出现的行为。使用 . 发出命令比输入 sh 或 bash 更加容易。清单 10 显示了按照旧方式使用 nohup 会发生什么情况，但同时重定向了 stdout 和 stderr。在输入命令之后，您将看见一条消息，它表明启动的 job 4 的 PID 为 5853。但是，再次按 Enter 将看到另一条，表明该作业已终止，退出码为 126。

清单 11 显示了 mynohup.out 的内容。该内容没有特别之处。您使用 nohup

来

现在，让我们将话题转向进程的状态。如果您在此时想休息一下，那么请不要离开太久，因为您的两个作业在文件系统中创建的文件会不断变大。您可以使用 fg 命令来将它们放到前台，然后使用 Ctrl-c 终止它们。不过，如果您让它们多运行一段时间，将了解监控它们并与它们交互的其他方法。

监控进程

我们在前面简单介绍了 jobs 命令，并看到了如何使用它列出作业的 Process ID（或 PID）。

我们还可以使用另一个命令 ps

来

的 PID。我们将使用该输出作为 ps 命令的参数，如清单 12 所示。

如果您使用不带任何选项的 ps 命令，您将看到一个以您的终端作为控制终端的进程列表，如清单 13 所示。注意，该列表中不出现 pmc.sh 命令，但稍后您将看到为什么会这样。

可以通过几个选项控制所显示的信息，包括 -f (full)，-j (jobs) 和 -l (long)。如果您不指定任何 PID，那么另一个比较有用的选项是 --forest，它以树结构的形式显示命令，以及每个进程对应的父进程。尤其是，您将看到前一个清单的 sleep 命令是您在后台运行的脚本的子进程。如果您刚好在不同的时间运行该命令，您将看到 date 命令列出在进程状态中，但对于该脚本，发生这种情况的几率不大。我们在清单 14 中显示其中一些选项。

您已经具备一些使用 jobs 和 ps 命令监控进程的基本工具，在学习如何选择和排列进程之前，让我们简单看看其他两个监控命令。

free 命令显示系统的空闲内存和已用内存。默认情况下，使用的单位为千字节，但您可以使用选项 -b 替换为字节，使用 -k 替换为千字节，使用 -m 替换为兆字节，或使用 -g 替换为千兆字节。-t 选项显示整个行，带一个值的 -s 选项以指定的频率刷新信息。刷新时间的单位为秒，但可能是浮点值。清单 15 显示了两个例子。

uptime 命令在一行内显示当前时间，系统运行时间，当前登录的用户，以及过去 1 分钟、5 分钟和 15 分钟系统的平均负载。清单 16 显示了一个例子。

根据需要选择和排列进程的显示方式

使用 ps

到目前为止所讨论的 ps 命令仅列出从终端会话启动的进程（注意清单14 中的第二个例子的 SID 列，即会话 ID 列）。要通过控制终端查看所有进程，使用 -a 选项。-x 选项显示不使用控制终端的进程，-e 选项显示每一个进程的信息。清单 17 显示带控制终端的所有进程的完整格式。

注意在 TTY 列中列出的控制终端。为了获取这个列表，我已切换到原先打开的终端窗口（pts/0），因此 ps -af 命令在 pts/0 下运行，尽管为本文创建的命令在 pts/1 下运行。

有许多针对 ps 的选项，包括控制显示哪些字段和以何种方式显示的选项。其他选项控制选择显示的进程，例如，为特定的用户（-u）或命令（-C）选择这些进程。在清单 18 中，列出了所有运行 getty 命令的进程；我们使用 -o 选项来自指定将要显示的列。我们将 user 选项添加到单纯使用 ps 获取到的常规列表，因此您可以看到哪个用户正在运行 getty。

有时您需要根据特定的字段对输出进行排序，您也可以使用 --sort 选项指定要排序的字段来实现该目的。默认值为以升序的方式进行排序（+），但您也可以指定以降序的方式进行排序（-）。清单 19 显示了最终的 ps 例子，其中使用作业的格式列出了所有进程，并且根据会话 ID 和命令名对输出进程排序。首先，我们使用默认的排序；其次，我们显式地指定这两种排序方式。

和平常一样，查看手册页详细了解您可以指定多少个选项和字段，或者使用 ps --help 命令了解简要说明。

使用 top

如果您在一行内多次运行 ps，以便看看发生了什么变化，您可能需要改用 top 命令。它显示持续更新的进程列表和有用的摘要信息。清单 20 显示 top 命令输出的前几行。使用子命令 q 退出 top。

top 命令有许多子命令，其中开始学习时最有用的子命令为：

h

获得帮助

q

退出
top 命令

f

在显示结果中添加或删除字段

o

显示顺序

F

选择需要根据其进行排序的字段

查看手册页详细了解 top 的各种选项，包括如何根据内存使用或其他标准进行排序。清单 21 显示了一个根据虚拟内存使用量以降序的方式进行排序的例子。

向进程发送信号

现在，让我们看一下 Linux 信号

，它是一种与进程通信的异步方式。我们已经提到 SIGHUP 信号并且使用了 Ctrl-c 和 Ctrl-z 组合键，它们是向进程发送信号的其他方式。发送信号的常见方式是使用 kill 命令。

使用 kill 命令发送信号

kill 命令将信号发送到指定的作业或进程。清单 22 显示使用 SIGTSTP 和 SIGCONT 信号来停止和恢复后台作业。使用 SIGTSTP 信号等效于使用 fg 命令将作业放到前台并使用 Ctrl-z 暂停它。使用 SIGCONT 类似于使用 bg 命令。

在本例中，我们使用作业指示 (%1) 停止 xclock 进程，然后使用进程 ID（PID）重新启动（继续）它。如果您停止 job %2，然后使用 tail 及其后面的 -f 选项，您将看到仅有一个进程正在更新 nohup.out 文件。

您可以使用 kill -l 在系统中显示许多其他信号。其中一些信号用于报告错误，比如非法操作代码，浮点异常，或试图访问进程无权访问的内存。注意，信号也有编号（比如 20）和名称（比如 SIGTSTP）。您可以使用连字符 (-) 前面的编号，也可以使用 -s 选项和信号名。在我的系统中，我使用 kill -20，而不是 kill -s SIGTSTP。在确定哪个编号对应哪个信号之前，您应该检查系统中信号的编号。

信号处理程序和进程终止

您已经看到使用 Ctrl-c 可以终止进程。事实上，它向进程发送一个 SIGINT（或中断）信号。如果您使用不带任何信号名的 kill，它将发送一个 SIGTERM 信号。在大多数情况下，这两个信号是等效的。

您已经看到 nohup 命令可以让进程避开 SIGHUP 信号。一般情况下，进程可以实现一个信号处理程序

来

信号。因此进程可以实现信号处理程序来捕捉 SIGINT 或 SIGTERM。因为信号处理程序知道发送的信号是什么，所以它可能选择忽略 SIGINT，并且在收到（比如）SIGTERM 时才终止。清单 23 显示了如何将 SIGTERM 信号发送到 job %2。注意，在发送信号之后，进程状态立即显示为 “Terminated”。如果我们使用 SIGINT，将显示为 “Interrupt”。在片刻之后，将开始清除进程，作业也不再出现在作业列表中。

信号处理程序给进程提供了很大的灵活性。进程可以完成其常规工作，并且为了实现特定目的可以被信号中断。除了允许进程捕捉终止请求和采取可能的行动（比如关闭正在进行的文件或检查点事务）之外，信号还通常用于告诉守护进程重新读取其配置文件和重启操作。您在添加新的打印程序时可能要更改网络参数或 line printer daemon (lpd)，这时可能需要进行该操作。

无条件终止进程

有一些信号是无法捕获的，比如某些硬件异常。您最常用的 SIGKILL 就不能被信号处理程序捕捉到，因此需要无条件终止它。总而言之，仅当所有办法都无法终止进程时，才选择无条件终止它。

注销和 nohup

还记得吗，使用 nohup 允许您在注销之后仍然让进程继续运行。让我们先注销然后再次登录。在登录之后，使用 jobs 和 ps 检查仍然在运行的简易时钟进程，和前面所做的一样。该操作的输出如清单 24 所示。

这次我们在 pts/0 中运行，但仅出现 ps 命令，而没有出现我们的作业。不过，它们并没有丢失。假设您不记得是否终止了使用 bash 启动的 nohup 作业或其他使用 bash 启动的作业。您在前面了解到如何找到运行 getty 命令的进程，因此您可以使用相同的方法来显示 SID、PID、PPID 和命令字符串。然后，您可以使用 -js 选项显示会话中的所有进程。清单 25 显示了结果。想想其他您曾用于找到这些进程的方法，比如搜索用户名然后使用 grep 进行过滤。

注意，pmc.sh 仍然运行，但现在控制 TTY 多了一个问号 (?)。

既然您现在已经学会了如何终止进程，您应该能够通过 PID 和 kill 命令终止仍然在运行的简易时钟进程。