Το μάθημα θα επικεντρωθεί στις διεργασίες (processes) και τις σχετικές εντολές του Linux.
Μια διεργασία αποτελεί την εκτέλεση ενός προγράμματος. Αποτελείται από οδηγίες εκτέλεσης αλλά και δεδομένα (π.χ. που διαβάζονται από αρχεία ή αποτελούν είσοδο από έναν χρήστη.
Οποιαδήποτε εντολή δίνεται στον υπολογιστή ξεκινά μια νέα διεργασία και τερματίζει όταν ολοκληρώνει η εντολή τις λειτουργίες που επιτελεί.
Έχουμε τρείς διαφορετικούς τύπους διεργασιών:
- Διαλογικές - αρχικοποιούνται και ελέγχονται από μια σύνοδο τερματικού. Μπορούν να βρίσκονται είτε στο προσκήνιο (
fg), είτε στο παρασκήνιο (bg). Οι διαλογικές διεργασίες συνδέονται με ένα τερματικό. - Αυτόματες - εκτελούνται συγκεκριμένη μέρα και ώρα (μέσω των εντολών
cronήat, αντίστοιχα) ή όταν ο φόρτος του συστήματος είναι αρκετά χαμηλός (εντολήbatch). Οι αυτόματες διεργασίες δεν συνδέονται με κάποιο τερματικό. - Δαίμονες (daemons) - αποτελούν διεργασίες διακομιστή που εκτελούνται συνεχώς, π.χ. ο δαίμονας της σύνδεσης ssh που ονομάζεται sshd, ο διακομιστής ιστοσελίδων (web server) httpd.
Ο πυρήνας διατηρεί στη μνήμη του λίστα με όλες τις διεργασίες που χειρίζεται, καταγράφοντας τις παρακάτω πληροφορίες:
- Ιδιοκτήτης - ο χρήστης στον οποίον ανήκει η διεργασία (π.χ. αυτός που εκτέλεσε το σχετικό πρόγραμμα).
- Ιδιοκτήτρια ομάδα - σε ποια ομάδα χρηστών ανήκει η διεργασία.
- PID (Process ID) - Μοναδικός αριθμός που αποτελεί την ταυτότητα της διεργασίας.
- PPID (Parent PID) - Η ταυτότητα της γονικής διεργασίας.
- STIME (Start Time) - Η ώρα εκκίνησης της διεργασίας.
- ΤΙΜΕ - για πόσο χρόνο έχει καταλάβει η διεργασία την CPU.
- TTY - με ποιο τερματικό συνδέεται η διεργασία.
- CMD - ποια εντολή δημιούργησε τη διεργασία.
- ENV - πίνακας με τις μεταβλητές περιβάλλοντος της διεργασίας. Οι μεταβλητές περιβάλλοντος στο Linux είναι προσδιορισμένες τιμές που αποθηκεύονται στο σύστημα και χρησιμοποιούνται από τις εφαρμογές και το κέλυφος για να προσδιορίσουν παραμέτρους, όπως διαδρομές αρχείων και άλλες ρυθμίσεις.
- STATUS - η κατάσταση της διεργασίας (π.χ. created, waiting, running, terminated, blocked ή swapped out).
- Priority - η προτεραιότητα της διεργασίας την οποία μπορεί να ορίσει ο χρήστης, αν έχει το αντίστοιχο δικαίωμα.
Μπορούμε να εμφανίσουμε τις ενεργές διεργασίες στο σύστημα με τη βοήθεια της εντολής top. Η τελευταία λειτουργεί περίπου όπως ο task manager των Windows. Στο πάνω μέρος της οθόνης εμφανίζονται διάφορες γενικές πληροφορίες για τις διεργασίες και τους πόρους που καταναλώνουν.
Στη συνέχεια, παρατίθονται οι διεργασίες, ταξινομημένες από την περισσότερο απαιτητική σε πόρους στην λιγότερο.
stud@vm2:~$ top
top - 11:48:28 up 4 days, 21:06, 1 user, load average: 0.00, 0.00, 0.00
Tasks: 128 total, 1 running, 81 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 0.0 us, 0.1 sy, 0.0 ni, 99.8 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.1 st
KiB Mem : 3031196 total, 832868 free, 200340 used, 1997988 buff/cache
KiB Swap: 999420 total, 999420 free, 0 used. 2576184 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
736 avahi 20 0 45040 3576 3196 S 0.3 0.1 0:51.56 avahi-daem+
1 root 20 0 185344 5868 3836 S 0.0 0.2 0:08.50 systemd
2 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.03 kthreadd
4 root 0 -20 0 0 0 I 0.0 0.0 0:00.00 kworker/0:+
6 root 0 -20 0 0 0 I 0.0 0.0 0:00.00 mm_percpu_+
7 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.33 ksoftirqd/0
8 root 20 0 0 0 0 I 0.0 0.0 0:58.87 rcu_sched
9 root 20 0 0 0 0 I 0.0 0.0 0:00.00 rcu_bh
10 root rt 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.06 migration/0
11 root rt 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:01.59 watchdog/0
12 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 cpuhp/0
13 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 cpuhp/1
14 root rt 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:01.33 watchdog/1
15 root rt 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.22 migration/1
16 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.32 ksoftirqd/1
18 root 0 -20 0 0 0 I 0.0 0.0 0:00.00 kworker/1:+
19 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 cpuhp/2
20 root rt 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:01.50 watchdog/2Η εντολή top τερματίζει με το πλήκτρο q.
Μια άλλη χρήσιμη εντολή είναι η εντολή ps, η οποία εμφανίζει πληροφορίες σχετικά με τις ενεργές διεργασίες.
Ας δοκιμάσουμε την εντολή ps:
stud@vm2:~$ ps
PID TTY TIME CMD
22709 pts/1 00:00:00 bash
25170 pts/1 00:00:00 psΕαν εκτελέσουμε την ps χωρίς παραμέτρους, εμφανίζονται μόνο οι διαλογικές εργασίες (αυτές που σχετίζονται με το τερματικό) του συγκεκριμένου χρήστη.
Εαν προσθέσουμε την παράμετρο x (η ps δεν απαιτεί την - πριν τις παραμέτρους), προκύπτουν και οι υπόλοιπες διεργασίες του χρήστη.
stud@vm2:~$ ps x
PID TTY STAT TIME COMMAND
22677 ? Ss 0:00 /lib/systemd/systemd --user
22678 ? S 0:00 (sd-pam)
22708 ? R 0:00 sshd: stud@pts/1
22709 pts/1 Ss 0:00 -bash
26487 pts/1 R+ 0:00 ps xΜε την προσθήκη της παραμέτρου a, μπορούμε να εμφανίσουμε τις διεργασίες όλων των χρηστών.
stud@vm2:~$ ps ax
PID TTY STAT TIME COMMAND
1 ? Ss 0:11 /sbin/init splash
2 ? S 0:00 [kthreadd]
4 ? I< 0:00 [kworker/0:0H]
6 ? I< 0:00 [mm_percpu_wq]
7 ? S 0:00 [ksoftirqd/0]
8 ? I 1:14 [rcu_sched]
9 ? I 0:00 [rcu_bh]
10 ? S 0:00 [migration/0]
11 ? S 0:01 [watchdog/0]
12 ? S 0:00 [cpuhp/0]
13 ? S 0:00 [cpuhp/1]
14 ? S 0:01 [watchdog/1]
15 ? S 0:00 [migration/1]
16 ? S 0:00 [ksoftirqd/1]
18 ? I< 0:00 [kworker/1:0H]
19 ? S 0:00 [cpuhp/2]
20 ? S 0:01 [watchdog/2]
21 ? S 0:00 [migration/2]
22 ? S 0:01 [ksoftirqd/2]
24 ? I< 0:00 [kworker/2:0H]
25 ? S 0:00 [cpuhp/3]
26 ? S 0:01 [watchdog/3]
27 ? S 0:00 [migration/3]
28 ? S 0:00 [ksoftirqd/3]
30 ? I< 0:00 [kworker/3:0H]
31 ? S 0:00 [kdevtmpfs]
32 ? I< 0:00 [netns]
33 ? S 0:00 [rcu_tasks_kthre]
34 ? S 0:00 [kauditd]
36 ? S 0:00 [khungtaskd]
37 ? S 0:00 [oom_reaper]
38 ? I< 0:00 [writeback]
39 ? S 0:00 [kcompactd0]
40 ? SN 0:00 [ksmd]
41 ? SN 0:00 [khugepaged]
42 ? I< 0:00 [crypto]
43 ? I< 0:00 [kintegrityd]
44 ? I< 0:00 [kblockd]
45 ? I< 0:00 [ata_sff]
46 ? I< 0:00 [md]
47 ? I< 0:00 [edac-poller]
48 ? I< 0:00 [devfreq_wq]
49 ? I< 0:00 [watchdogd]
55 ? S 0:01 [kswapd0]
56 ? I< 0:00 [kworker/u129:0]
57 ? S 0:00 [ecryptfs-kthrea]
99 ? I< 0:00 [kthrotld]
100 ? I< 0:00 [acpi_thermal_pm]
101 ? S 0:07 [xenbus]
102 ? S 0:00 [xenwatch]
103 ? S 0:00 [khvcd]
104 ? S 0:00 [scsi_eh_0]
105 ? I< 0:00 [scsi_tmf_0]
106 ? S 0:00 [scsi_eh_1]
107 ? I< 0:00 [scsi_tmf_1]
113 ? I< 0:00 [ipv6_addrconf]
122 ? I< 0:00 [kstrp]
139 ? I< 0:00 [charger_manager]
189 ? I< 0:00 [kdmflush]
191 ? I< 0:00 [bioset]
204 ? I< 0:00 [kworker/0:1H]
205 ? I< 0:00 [kworker/3:1H]
222 ? S 0:09 [jbd2/dm-0-8]
223 ? I< 0:00 [ext4-rsv-conver]
266 ? Ss 1:47 /lib/systemd/systemd-journald
276 ? I< 0:00 [kworker/1:1H]
289 ? Ss 0:00 /sbin/lvmetad -f
294 ? Ss 0:00 /lib/systemd/systemd-udevd
495 ? I< 0:00 [kdmflush]
497 ? I< 0:00 [bioset]
509 ? I< 0:00 [ext4-rsv-conver]
522 ? I 0:02 [kworker/u128:1]
575 ? Ssl 0:00 /lib/systemd/systemd-timesyncd
722 ? Ssl 10:55 /usr/lib/accountsservice/accounts-daemon
724 ? Ss 0:01 /lib/systemd/systemd-logind
730 ? Ss 0:00 /usr/sbin/acpid
734 ? Ss 0:00 /usr/sbin/cron -f
736 ? Ss 1:05 avahi-daemon: running [vm2.local]
744 ? Ssl 0:30 /usr/sbin/rsyslogd -n
746 ? Ss 0:14 /usr/bin/dbus-daemon --system --address=systemd: --no
794 ? I< 0:02 [kworker/2:1H]
828 ? S 0:00 avahi-daemon: chroot helper
840 ? Ssl 1:53 /usr/sbin/NetworkManager --no-daemon
903 ? Ss 0:42 /usr/sbin/irqbalance --pid=/var/run/irqbalance.pid
1206 ? Ssl 0:00 /usr/lib/policykit-1/polkitd --no-debug
1210 ? Ss 0:02 /bin/sh /usr/sbin/xe-daemon
1212 ? Ssl 0:00 /usr/bin/python3 /usr/share/unattended-upgrades/unatt
1218 ? Ss 0:24 /usr/sbin/sshd -D
1439 ? Ssl 0:31 /usr/bin/whoopsie -f
1451 ? Ss 0:00 /bin/bash /usr/share/xdiagnose/failsafeXServer
1452 hvc0 Ss+ 0:00 /sbin/agetty --keep-baud 115200 38400 9600 hvc0 vt220
1453 tty1 Ss+ 0:00 /sbin/agetty --noclear tty1 linux
1573 ? Ss 0:01 /usr/lib/postfix/sbin/master
1584 ? S 0:00 qmgr -l -t unix -u
1590 ? S 0:00 xinit /usr/share/xdiagnose/failsafeXinit /etc/X11/xor
1591 tty2 S<sl+ 0:02 /usr/lib/xorg/Xorg :0 -br -once -config /etc/X11/xor
1599 ? S 0:00 /bin/bash /usr/share/xdiagnose/failsafeXinit /etc/X11
1606 ? Sl 0:00 zenity --warning --text <big><b>The system is running
1615 ? S 0:00 dbus-launch --autolaunch 5e1f52776b4d4be1aca5defc63a5
1616 ? Ss 0:00 /usr/bin/dbus-daemon --fork --print-pid 5 --print-add
1618 ? Sl 0:00 /usr/lib/at-spi2-core/at-spi-bus-launcher
1623 ? S 0:00 /usr/bin/dbus-daemon --config-file=/etc/at-spi2/acces
1625 ? Sl 0:00 /usr/lib/at-spi2-core/at-spi2-registryd --use-gnome-s
1783 ? S 0:00 tlsmgr -l -t unix -u -c
14479 ? I 0:00 [kworker/2:1]
20072 ? I 0:01 [kworker/2:2]
20077 ? I 0:00 [kworker/1:1]
20079 ? I 0:00 [kworker/3:1]
20193 ? S 0:00 pickup -l -t unix -u -c
22060 ? I 0:00 [kworker/u128:3]
22675 ? Ss 0:00 sshd: stud [priv]
22677 ? Ss 0:00 /lib/systemd/systemd --user
22678 ? S 0:00 (sd-pam)
22708 ? S 0:00 sshd: stud@pts/1
22709 pts/1 Ss 0:00 -bash
22754 ? I 0:00 [kworker/1:2]
25626 ? I 0:00 [kworker/u128:0]
26469 ? I 0:01 [kworker/0:1]
26472 ? Ss 0:00 /usr/sbin/cupsd -l
26473 ? Ssl 0:00 /usr/sbin/cups-browsed
26486 ? Ss 0:00 sshd: [accepted]
26607 ? S 0:00 sleep 60
26608 pts/1 R+ 0:00 ps ax
28511 ? I 0:01 [kworker/0:0]
52366 ? I 0:00 [kworker/3:2]
62166 ? Ss 0:00 sshd: ics24048 [priv]
62168 ? Ss 0:00 /lib/systemd/systemd --user
62169 ? S 0:00 (sd-pam)
62244 ? S 0:07 sshd: ics24048@pts/0
62245 pts/0 Ss+ 0:00 -bashΤέλος, η παράμετρος u μορφοποιεί την εμφάνιση των διεργασιών, ώστε να φαίνεται και ο ιδιοκτήτης τους.
stud@vm2:~$ ps u
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
stud 22709 0.0 0.1 138824 5520 pts/1 Ss 16:05 0:00 -bash
stud 26834 0.0 0.1 153424 3328 pts/1 R+ 16:33 0:00 ps u
Στo σημείο αυτό, θα συζητήσουμε για δύο καταστάσεις που μπορούν να βρεθούν οι διεργασίες: στο προσκήνιο (foreground) και στο παρασκήνιο (background).
Ας ξεκινήσουμε με κάποιους σύντομους ορισμούς:
- Διεργασία (process): Σε ένα λειτουργικό σύστημα UNIX/Linux, μια διεργασία είναι ένα πρόγραμμα που εκτελείται με τους σχετικούς πόρους του, όπως κώδικας και δεδομένα.
- Διεργασία στο προσκήνιο (foreground process): Μια διεργασία μπορεί να εκτελείται στο προσκήνιο, δηλαδή η εκτέλεσή της καταλαμβάνει το τρέχον τερματικό και πρέπει να ολοκληρωθεί πριν από την εκτέλεση άλλων εντολών.
- Διεργασία στο παρασκήνιο (backround process): Μια διεργασία μπορεί να εκτελείται στο παρασκήνιο, δηλαδή η εκτέλεσή της δεν καταλαμβάνει το τρέχον τερματικό και μπορεί να συνεχιστεί η χρήση του τερματικού για άλλες εντολές.
- Εργασία (job): Στο πλαίσιο του τερματικού μια εργασία (job) αποτελείται από μία ή περισσότερες σχετικές διεργασίες που εκτελούνται μαζί.
Ας δούμε μερικά παραδείγματα.
Η εντολή sleep υλοποιεί προσωρινή καθυστέρηση για κάποιο προκαθορισμένο χρονικό διάστημα. Για παράδειγμα:
stud@vm2:~$ sleep 100Η εντολή θα ολοκληρωθεί μετά από 100 δευτερόλεπτα. Η εκτέλεση της εντολής δημιουργεί μια διεργασία στο προσκήνιο. Δηλαδή, θα πρέπει να περιμένουμε να ολοκληρωθεί, ώστε να έχουμε τη δυνατότητα πληκτρολόγησης νέας εντολής στην γραμμή εντολών.
Εναλλακτικά, μπορούμε να τερματίσουμε τη διεργασία με τον συνδυασμό πλήκτρων ctrl+c. Το ctrl+c στέλνει σήμα διακοπής (SIGINT) στη διεργασία που είναι ενεργή (βρίσκεται στο προσκήνιο).
Εναλλακτικά, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον συνδυασμό πλήκτρων ctrl+z, με τον οποίο παγώνουμε προσωρινά τη διεργασία.
stud@vm2:~$ sleep 100
^Z
[1]+ Stopped sleep 100Στη συνέχεια μπορούμε να δούμε τις εργασίες που έχουμε εκτελέσει με την βοήθεια της εντολής jobs. Μπορούμε επίσης να τερματίσουμε κάποια εργασία με τη βοήθεια της εντολής kill %jobid, όπου jobid ο αριθμός της εργασίας που θέλουμε να τερματίσουμε.
stud@vm2:~$ jobs
[1]+ Stopped sleep 100
stud@vm2:~$ kill %1
[1]+ Stopped sleep 100
stud@vm2:~$ jobs
[1]+ Terminated sleep 100
stud@vm2:~$ jobs
stud@vm2:~$ Δηλαδή, η εργασία αλλάζει κατάσταση από Stopped σε Terminated και στη συνέχεια αφαιρείται από τη λίστα των εργασιών.
Εναλλακτικά, θα μπορούσαμε να θέσουμε την παγωμένη διεργασία στο παρασκήνιο ή να την ξαναφέρουμε στο προσκήνιο. Αυτό επιτυγχάνεται με τις εντολές bg ή fg, αντίστοιχα. Εαν τις εκτελέσουμε χωρίς παραμέτρους, τότε αναφερόμαστε στην τελευταία εργασία. Αλλιώς, μπορούμε να θέσουμε σε αυτές την παράμετρο %jobid, όπως στην εντολή kill.
stud@vm2:~$ sleep 100
^Z
[1]+ Stopped sleep 100
stud@vm2:~$ bg
[1]+ sleep 100 &
stud@vm2:~$ jobs
[1]+ Running sleep 100 &Παρατηρούμε ότι η εντολή bg οδηγεί στην αλλαγή της κατάστασης της εργασίας από Stopped σε Running, ενώ προστίθεται ο χαρακτήρας & στο τέλος της εντολής. Αυτός ο χαρακτήρας ορίζει ότι η εργασία εκτελείται στο παρασκήνιο.
Θα μπορούσαμε να θέσουμε απ'ευθείας μια διεργασία στο παρασκήνιο, εαν προσθέσουμε τον χαρακτήρα & στο τέλος της εντολής που τη δημιουργεί. Για παράδειγμα:
stud@vm2:~$ sleep 100 &
[1] 40556
stud@vm2:~$ jobs
[1]+ Running sleep 100 &Ας δούμε τώρα τις διεργασίες με τη βοήθεια της εντολής ps. Μπορούμε να τερματίσουμε μια διεργασία με την εντολή kill και το αναγνωριστικό της διεργασίας (process id, PID).
stud@vm2:~$ ps
PID TTY TIME CMD
35950 pts/0 00:00:00 bash
40556 pts/0 00:00:00 sleep
40727 pts/0 00:00:00 ps
stud@vm2:~$ kill 35950Η εντολή kill στέλνει ένα "ευγενικό" σήμα τερματισμού στη διεργασία. Η διεργασία συνήθως τερματίζεται μετά από λίγη ώρα, μόλις εκτελεστεί ο προβλεπόμενος κώδικας τερματισμού της.
Στην περίπτωση που η διεργασία είναι κολλημένη ή απαιτείται άμεσος τερματισμός της, μπορούμε να αξιοποιήσουμε την παράμετρο -9:
stud@vm2:~$ sleep 100 &
[1] 41133
stud@vm2:~$ ps
PID TTY TIME CMD
41101 pts/0 00:00:00 bash
41133 pts/0 00:00:00 sleep
41135 pts/0 00:00:00 ps
stud@vm2:~$ kill -9 41133
[1]+ Killed sleep 100Η διεργασία τερματίστηκε.