Linux进程管理工具详解：htop、glances、dstat

1.进程相关知识

 1.操作系统的功能：文件系统、网络功能、进程管理、内存管理、安全功能、驱动程序（Linux是一个多任务的操作系统，而且是抢占式的多任务操作系统）;.OS其实就是提供虚拟的计算机，进而能够将有限的资源借助于“保护”机制分配多个同时运行的程序，即“进程”使用，从而实现了所谓的多任务

 2.程序执行环境有2种：

          内核模式：cpu运行内核级指令

          用户模式：cpu运行普通指令

 3.应用程序运行普通指令，其实是直接运行于cpu上；应用程序运行特权指令，是通过系统调用（system call）

 4.特权指令是指操作硬件的指令。即总线、I\O,控制器;普通指令：计算加、减、乘、除等

          

5.进程调度（多个进程进行运行时，CPU就要分配时间片给各个进程运行），是有一定的进程调度算法来调优的。

6.进程分类：

          CPU bound（CPU密集型）：需要跟多的cpu来运行

          I/O bound（I/O密集型）：需要更多的I/O来运行

7.进程优先级（优先级越高越有资源分配的权利），Linux中进程 优先级有140个优先级，

          范围是0-139.其中1-99是实时优先级，数字越大优先级越高；

          100-139是静态优先级，数字越小优先级越高。

          动态优先级是有内核在维护的。

8.进程的创建是由创建父进程开始的，即进程的请求发出者。由内核负责创建：fork（）---创建父进程，然后再创建子进程clone（）

 9.进程的状态分为：     

               1.运行态（running）

               2.睡眠态（sleeping）：分为可中断睡眠态和不可中断睡眠态（后者是通常是被I/O阻塞的进程）

               3.就绪态

               4.停止态

               5.僵死态

10.进程任务结构（task struct：用于保存每个进程的元数据信息，例如：pid、ppid、memory、thread、files）。进程内部组织结构，即进程的线性地址空间

11.task list：用一种称作“链表”的数据结构来保存每个进程的task struct

12.进程切换（context switch），切换进程一定要保存现场，等下一次运行或切换到此进程时，要恢复现场。进程切换是有确定的切换频率（比如100HZ--1S可以切换100次）

13线程（thread）：让一个进程中有多个流水线，是进程中的子单位，进而实现运行在多个cpu上。线程是更轻量的、可被单独调用的运行单元，而且还可以共享进程的资源，如打开文件等。线程不能同时运行.线程只适用与多核cpu上，而且是跟进程同级被调度的单位

14.进程常见专用术语

       LWP（Light Weight Process）---轻量级线程

      COW（Copy On Writing）---时复制

               CFS---完全公平调度器

               PID---进程的标识号

2.工具详解

  1.htop命令

       用法：htop [-dChusv]

   交互式命令：

          u：过滤仅显示用户的进程

          s：跟踪选定的进程所发起的系统调用

          l：显示选定进程所打开的文件

          a：设定进程的cpu的亲缘性（将选定的进程绑定在指定的cpu上）

          t：显示进程的进程树

     选项：

           -d #：延迟时常

           -u USERNAME:仅显示指定用户的进程

           -s COLUMN:根据指定的字段进行排序

监测界面各参数代表含义

首先，左上角：

分别表示cpu的1,2,3,4：4颗cpu的使用情况，

Mem表示内存使用情况，

Swap表交换分区使用情况

   然后，右上角的：

    Tasks：96,86：进程总数，当前运行进程数 ；

    Load average：表示1分钟、5分钟、15分钟系统的平均负载情况，

    Uptime：系统运行的时间

再然后，PID表示：进程的标识号；USER表示该运行进程的用户；

PRI：该进程的优先级；NI：该进程的nice值，进程的优先级别值，默认为0；

VIRT: 进程占用虚拟内存值;RES:进程占用的物理内存值     ;SHR:进程占用的共享 内存值;

S:进程的运行状态,R:表示正在运行。S:表示睡眠状态，等待唤醒。Z：表示僵死状态;

CPU%: 进程占用的cpu 百分比 ;MEM%: 进程占用的内存百分比 ;

TIME+:该进程启动后占用cpu的时间   ;

Command：启动该进程的进程命令名称

   2.glances命令

     用法：glances [-bdehmnrsvyz1] [-B bind]  [-c  server]  [-C conffile]  [-p  port] [-P password] [--password] [-t refresh] [-f file] [-o output]

     常用选项：

          -b：以Bytes/s为单位显示网卡设备数据交换律

              -d：禁用显示磁盘I/O的统计数据

              -f /PATH/TO/SOMEFILE:设置输出文件的位置及格式

              -o {HTML|CSV}:设定输出格式即：HTML|CSV格式

              -m：关闭mount功能模块

              -n：关闭网络功能模块

              -r：禁止显示进程列表

              -t #：指定延迟时长，默认为3s

              -1：单独显示每颗cpu相关负载数据信息

    ：

        glances支持远程模式，即可以以C/S模式工作：
           Server: 以监听模式启动glances；
           Client: 以远程模式启动glances，远程连入指定服务器，并Server上的相关性能数据；
          
       服务模式：
         glances -s -B IPADDR
           -B: 用于指明监听的本地地址；
       
       客户端模式：
         glances -c IPADDR
           -c: 用于连入的服务器的地址；

    监测界面

监测界面各参数含义：

从上到下，依次表现cpu的使用情况、用户占用cpu的情况、系统占用cpu的情况、空闲的cpu情况

从上到下，依次表现为1min、5min、15min系统的平均负载情况

从上到下，第一列表现为内存使用情况、总共的内存打下、用户使用的内存大小、空闲的内存大小；第二列表现为活跃的内存大小、不活跃的内存大小、缓冲区的内存大小、缓存区的内存大小

从上到下，交换分区的使用情况（代表着系统）、swap总共大小、已用大小、空闲部分大小

从上到下依次表现为网络接口的状态，第二行：第一块网卡eth0的接收到的数据速率、发出去的数据速率；第3行：回环网卡lo的接收到的数据速率、发出的数据速率

从左到右：进程的总数（264thr）、1个进程处于正在运行状态、177个进程处于 睡眠状态、0个处于其他状态

分别表示sda[1|2|3]磁盘设备的读、写速率

分别挂载设备的内存使用情况，例：第二行分别表示"\"设备的名称、此设备已使用的内存大小、总共的内存大小。

分别表示：进程占用的虚拟内存大小、进程占用的物理内存大小、进程占用的cpu百分比、进程占用的内存百分比、进程的PID号、运行此进程的用户、启动该进程的进程命令名称

  3..dtat命令

         用法：dstat [-afv] [options..] [delay [count]]

         选项：

              -c：显示cpu性能指标相关的统计数据

              -d：显示disk相关的速率数据

              -g：显示page相关的速率数据

              -i：显示中断（interrupt）相关的速率数据

              -l：显示load average相关的统计数据（即负载）

              -m：显示内存相关的统计数据

              -n：显示网络的收发的数据的速率

              -N eth#：显示指定接口的

               -p：显示进程的相关的统计数据（新建进程的速率等）

              -r：io请求的速率

              -s：显示swap的相关数据

              -y：显示系统相关的数据，包括终端和进程切换

              --top-cpu：显示最占用cpu的进程

              --top-bio：显示最消耗block io的进程

              --top-mem：显示最占用内存的进程

              --top-io：最占有cpu的进程

              --ipc：显示用于进程间通信相关的速率数据

              --raw：显示raw套接字的相关数据

              --tcp：显示tcp套接字的相关数据

              --udp：显示udp套接字的相关数据

              --unix：显示inux sock接口相关统计数据

              --socket：显示上面所有的统计相关统计数据（total, tcp, udp, raw）

                  ip-fragments）

              -a：即-cdngy

4.vmstat命令

    用法：

    vmstat [-a] [-n] [-t] [-S unit] [delay [ count]]

               vmstat [-s] [-n] [-S unit]

               vmstat [-m] [-n] [delay [ count]]

               vmstat [-d] [-n] [delay [ count]]

               vmstat [-p disk partition] [-n] [delay [ count]]

               vmstat [-f]

               vmstat [-V]

     监测界面

    监测界面各参数代表含义

        procs

        r:运行的和等待(CPU时间片)运行的进程数，这个值也可以判断是否需要增加CPU(长期大于1) 

        b:处于不可中断状态的进程数，常见的情况是由IO引起的

        Memory

        swpd: 切换到交换内存上的内存(默认以KB为单位)。如果 swpd 的值不为0，或者还比较大，比如超过100M了，但是 si, so 的值长期为 0，这种情况我们可以不用担心，不会影响系统性能。

        free: 空闲的物理内存

        buff: 作为buffer cache的内存，对块设备的读写进行缓冲

        cache: 作为page cache的内存, 文件系统的cache。如果 cache 的值大的时候，说明cache住的文件数多，如果频繁访问到的文件都能被cache住，那么磁盘的读IO bi 会非常小。

        Swap

        si: 交换内存使用，由磁盘调入内存

        so: 交换内存使用，由内存调入磁盘

        【注意：内存够用的时候，这2个值都是0，如果这2个值长期大于0时，系统性能会受到影响。磁盘IO和CPU资源都会被消耗。观察系统性能应结合空闲内存（free）、si、so，如果free很少，但是si,so也很少(基本上为0)，那么不用担心，系统性能这时不会受到影响】

         磁盘IO

        bi: 从块设备读入的数据总量(读磁盘) (KB/s)

        bo: 写入到块设备的数据总理(写磁盘) (KB/s)

        【注意:随机磁盘读写的时候，bi、bo 值越大（如超出1M），能看到CPU在IO等待的值也会越大

        System

        in: 每秒产生的中断次数

        cs: 每秒产生的上下文切换次数

        【注意：上面这2个值越大，会看到由内核消耗的CPU时间会越多Cpu】

        cpu

       usr: 用户进程消耗的CPU时间百分比 

         【注意：usr的值比较高时，说明用户进程消耗的CPU时间多，但是如果长期超过50% 的使用，就该考虑优化程序算法或者进行加速了】

       sys: 内核进程消耗的CPU时间百分比 

         【注意：sys 的值高时，说明系统内核消耗的CPU资源多，这并不是良性的表现】

       wa: IO等待消耗的CPU时间百分比

        【注意：wa 的值高时，说明IO等待比较严重，这可能是由于磁盘大量作随机访问造成，也有可能是磁盘的带宽出现瓶颈(块操作)】

        idl: CPU处在空闲状态时间百分比