linux top 命令詳解

top命令是Linux下常用的性能分析工具,能夠實時顯示系統中各個進程的資源佔用狀況,類似於Windows的任務管理器。下面詳細介紹它的使用方法。

統計信息區

前五行是系統整體的統計信息。第一行是任務隊列信息,同 uptime 命令的執行結果。其內容如下:

01:06:48當前時間
up 1:22系統運行時間,格式爲時:分
1 user當前登錄用戶數
load average: 0.06, 0.60, 0.48系統負載,即任務隊列的平均長度。
三個數值分別爲 1分鐘、5分鐘、15分鐘前到現在的平均值。

第二、三行爲進程和CPU的信息。當有多個CPU時,這些內容可能會超過兩行。內容如下:

Tasks: 29 total進程總數
1 running正在運行的進程數
28 sleeping睡眠的進程數
0 stopped停止的進程數
0 zombie殭屍進程數
Cpu(s): 0.3% us用戶空間佔用CPU百分比
1.0% sy內核空間佔用CPU百分比
0.0% ni用戶進程空間內改變過優先級的進程佔用CPU百分比
98.7% id空閒CPU百分比
0.0% wa等待輸入輸出的CPU時間百分比
0.0% hi
0.0% si

最後兩行爲內存信息。內容如下:

Mem: 191272k total物理內存總量
173656k used使用的物理內存總量
17616k free空閒內存總量
22052k buffers用作內核緩存的內存量
Swap: 192772k total交換區總量
0k used使用的交換區總量
192772k free空閒交換區總量
123988k cached緩衝的交換區總量。
內存中的內容被換出到交換區,而後又被換入到內存,但使用過的交換區尚未被覆蓋,
該數值即爲這些
內容已存在於內存中的交換區的大小。
相應的內存再次被換出時可不必再對交換區寫入。

進程信息區

統計信息區域的下方顯示了各個進程的詳細信息。首先來認識一下各列的含義。

序號列名含義
aPID進程id
bPPID父進程id
cRUSERReal user name
dUID進程所有者的用戶id
eUSER進程所有者的用戶名
fGROUP進程所有者的組名
gTTY啓動進程的終端名。不是從終端啓動的進程則顯示爲 ?
hPR優先級
iNInice值。負值表示高優先級,正值表示低優先級
jP最後使用的CPU,僅在多CPU環境下有意義
k%CPU上次更新到現在的CPU時間佔用百分比
lTIME進程使用的CPU時間總計,單位秒
mTIME+進程使用的CPU時間總計,單位1/100秒
n%MEM進程使用的物理內存百分比
oVIRT進程使用的虛擬內存總量,單位kb。VIRT=SWAP+RES
pSWAP進程使用的虛擬內存中,被換出的大小,單位kb。
qRES進程使用的、未被換出的物理內存大小,單位kb。RES=CODE+DATA
rCODE可執行代碼佔用的物理內存大小,單位kb
sDATA可執行代碼以外的部分(數據段+棧)佔用的物理內存大小,單位kb
tSHR共享內存大小,單位kb
unFLT頁面錯誤次數
vnDRT最後一次寫入到現在,被修改過的頁面數。
wS進程狀態。
D=不可中斷的睡眠狀態
R=運行
S=睡眠
T=跟蹤/停止
Z=殭屍進程
xCOMMAND命令名/命令行
yWCHAN若該進程在睡眠,則顯示睡眠中的系統函數名
zFlags任務標誌,參考 sched.h

默認情況下僅顯示比較重要的 PID、USER、PR、NI、VIRT、RES、SHR、S、%CPU、%MEM、TIME+、COMMAND 列。可以通過下面的快捷鍵來更改顯示內容。

更改顯示內容

通過 f 鍵可以選擇顯示的內容。按 f 鍵之後會顯示列的列表,按 a-z 即可顯示或隱藏對應的列,最後按回車鍵確定。

o 鍵可以改變列的顯示順序。按小寫的 a-z 可以將相應的列向右移動,而大寫的 A-Z 可以將相應的列向左移動。最後按回車鍵確定。

按大寫的 FO 鍵,然後按 a-z 可以將進程按照相應的列進行排序。而大寫的 R 鍵可以將當前的排序倒轉。

命令使用

1. 工具(命令)名稱
top
2.工具(命令)作用
顯示系統當前的進程和其他狀況; top是一個動態顯示過程,即可以通過用戶按鍵來不斷刷新當前狀態.如果在前臺執行該命令,它將獨佔前臺,直到用戶終止該程序爲止. 比較準確的說,top命令提供了實時的對系統處理器的狀態監視.它將顯示系統中CPU最“敏感”的任務列表.該命令可以按CPU使用.內存使用和執行時間對任務進行排序;而且該命令的很多特性都可以通過交互式命令或者在個人定製文件中進行設定.
3.環境設置
在Linux下使用。
4.使用方法
4.1使用格式
top [-] [d] [p] [q] [c] [C] [S] [s] [n]
4.2參數說明
d 指定每兩次屏幕信息刷新之間的時間間隔。當然用戶可以使用s交互命令來改變之。
p 通過指定監控進程ID來僅僅監控某個進程的狀態。
q該選項將使top沒有任何延遲的進行刷新。如果調用程序有超級用戶權限,那麼top將以儘可能高的優先級運行。
S 指定累計模式
s 使top命令在安全模式中運行。這將去除交互命令所帶來的潛在危險。
i 使top不顯示任何閒置或者僵死進程。
c 顯示整個命令行而不只是顯示命令名
4.3其他
  下面介紹在top命令執行過程中可以使用的一些交互命令。從使用角度來看,熟練的掌握這些命令比掌握選項還重要一些。這些命令都是單字母的,如果在命令行選項中使用了s選項,則可能其中一些命令會被屏蔽掉。
Ctrl+L 擦除並且重寫屏幕。
h或者? 顯示幫助畫面,給出一些簡短的命令總結說明。
k 終止一個進程。系統將提示用戶輸入需要終止的進程PID,以及需要發送給該進程什麼樣的信號。一般的終止進程可以使用15信號;如果不能正常結束那就使用信號9強制結束該進程。默認值是信號15。在安全模式中此命令被屏蔽。
i 忽略閒置和僵死進程。這是一個開關式命令。
q 退出程序。
r 重新安排一個進程的優先級別。系統提示用戶輸入需要改變的進程PID以及需要設置的進程優先級值。輸入一個正值將使優先級降低,反之則可以使該進程擁有更高的優先權。默認值是10。
S 切換到累計模式。
s 改變兩次刷新之間的延遲時間。系統將提示用戶輸入新的時間,單位爲s。如果有小數,就換算成m s。輸入0值則系統將不斷刷新,默認值是5 s。需要注意的是如果設置太小的時間,很可能會引起不斷刷新,從而根本來不及看清顯示的情況,而且系統負載也會大大增加。
f或者F 從當前顯示中添加或者刪除項目。
o或者O 改變顯示項目的順序。
l 切換顯示平均負載和啓動時間信息。
m 切換顯示內存信息。
t 切換顯示進程和CPU狀態信息。
c 切換顯示命令名稱和完整命令行。
 M 根據駐留內存大小進行排序。
P 根據CPU使用百分比大小進行排序。
T 根據時間/累計時間進行排序。
    W 將當前設置寫入~/.toprc文件中。這是寫top配置文件的推薦方法。



原文地址

用ps 的 – l 選項,得到更詳細的進程信息:

(1)F(Flag):一系列數字的和,表示進程的當前狀態。這些數字的含義爲:

      00:若單獨顯示,表示此進程已被終止。

      01:進程是核心進程的一部分,常駐於系統主存。如:sched,vhand,bdflush。

      02:Parent is tracing process.

      04 :Tracing parent's signal has stopped the process; the parent is waiting ( ptrace(S)).

      10:進程在優先級低於或等於25時,進入休眠狀態,而且不能用信號喚醒,例如在等待一個inode被創建時。

      20:進程被裝入主存(primary memory)

      40:進程被鎖在主存,在事務完成前不能被置換。


(2) 進程狀態:S(state)

      O:進程正在處理器運行,這個狀態從來木見過.

      S:休眠狀態(sleeping)

      R:等待運行(runable)R Running or runnable (on run queue) 進程處於運行或就緒狀態

      I:空閒狀態(idle)

      Z:殭屍狀態(zombie)   

      T:跟蹤狀態(Traced)

      B:進程正在等待更多的內存頁

      D:不可中斷的深度睡眠,一般由IO引起,同步IO在做讀或寫操作時,cpu不能做其它事情,只能等待,這時進程處於這種狀態,如果程序採用異步IO,這種狀態應該就很少見到了


(3)C(cpu usage):cpu利用率的估算值



1.2 使用Top命令中的S 字段

pid user      pr  ni  virt  res  shr s %cpu %mem    time+  command                                

11423 oracle    16   0  627m 170m 168m R   32  9.0   4110:21 oracle                                

3416 oracle    15   0  650m 158m 138m S    0  8.4   0:07.12 oracle                                

11167 oracle    15   0  626m 151m 149m S    0  8.0 400:20.77 oracle                                

11429 oracle    15   0  626m 148m 147m S    0  7.9 812:05.71 oracle                                

3422 oracle    18   0  627m 140m 137m S    0  7.4   1:12.23 oracle                                

1230 oracle    15   0  639m 107m  96m S    0  5.7   0:10.00 oracle                                

 637 oracle    15   0  629m  76m  73m S    0  4.0   0:04.31 oracle                    



二.  進程狀態說明

2.1  R (task_running) : 可執行狀態

      只有在該狀態的進程纔可能在CPU上運行。而同一時刻可能有多個進程處於可執行狀態,這些進程的task_struct結構(進程控制塊)被放入對應CPU的可執行隊列中(一個進程最多隻能出現在一個CPU的可執行隊列中)。進程調度器的任務就是從各個CPU的可執行隊列中分別選擇一個進程在該CPU上運行。

      很多操作系統教科書將正在CPU上執行的進程定義爲RUNNING狀態、而將可執行但是尚未被調度執行的進程定義爲READY狀態,這兩種狀態在linux下統一爲 TASK_RUNNING狀態。


2.2  S (task_interruptible): 可中斷的睡眠狀態

      處於這個狀態的進程因爲等待某某事件的發生(比如等待socket連接、等待信號量),而被掛起。這些進程的task_struct結構被放入對應事件的等待隊列中。當這些事件發生時(由外部中斷觸發、或由其他進程觸發),對應的等待隊列中的一個或多個進程將被喚醒。

      通過ps命令我們會看到,一般情況下,進程列表中的絕大多數進程都處於task_interruptible狀態(除非機器的負載很高)。畢竟CPU就這麼一兩個,進程動輒幾十上百個,如果不是絕大多數進程都在睡眠,CPU又怎麼響應得過來。


2.3  D (task_uninterruptible): 不可中斷的睡眠狀態

      與task_interruptible狀態類似,進程處於睡眠狀態,但是此刻進程是不可中斷的。不可中斷,指的並不是CPU不響應外部硬件的中斷,而是指進程不響應異步信號。
      絕大多數情況下,進程處在睡眠狀態時,總是應該能夠響應異步信號的。但是uninterruptible sleep 狀態的進程不接受外來的任何信號,因此無法用kill殺掉這些處於D狀態的進程,無論是”kill”, “kill -9″還是”kill -15″,這種情況下,一個可選的方法就是reboot。


      處於uninterruptible sleep狀態的進程通常是在等待IO,比如磁盤IO,網絡IO,其他外設IO,如果進程正在等待的IO在較長的時間內都沒有響應,那麼就被ps看到了,同時也就意味着很有可能有IO出了問題,可能是外設本身出了故障,也可能是比如掛載的遠程文件系統已經不可訪問了.


      而task_uninterruptible狀態存在的意義就在於,內核的某些處理流程是不能被打斷的。如果響應異步信號,程序的執行流程中就會被插入一段用於處理異步信號的流程(這個插入的流程可能只存在於內核態,也可能延伸到用戶態),於是原有的流程就被中斷了。

      在進程對某些硬件進行操作時(比如進程調用read系統調用對某個設備文件進行讀操作,而read系統調用最終執行到對應設備驅動的代碼,並與對應的物理設備進行交互),可能需要使用task_uninterruptible狀態對進程進行保護,以避免進程與設備交互的過程被打斷,造成設備陷入不可控的狀態。這種情況下的task_uninterruptible狀態總是非常短暫的,通過ps命令基本上不可能捕捉到。


      我們通過vmstat 命令中procs下的b 可以來查看是否有處於uninterruptible 狀態的進程。 該命令只能顯示數量。


      In computer operating systems terminology, a sleeping process can either be interruptible (woken via signals) or uninterruptible (woken explicitly). An uninterruptible sleep state is a sleep state that cannot handle a signal (such as waiting for disk or network IO (input/output)).


      When the process is sleeping uninterruptibly, the signal will be noticed when the process returns from the system call or trap.

      -- 這句是關鍵。 當處於uninterruptibly sleep 狀態時,只有當進程從system 調用返回時,才通知signal。


      A process which ends up in “D” state for any measurable length of time is trapped in the midst of a system call (usually an I/O operation on a device — thus the initial in the ps output).


      Such a process cannot be killed — it would risk leaving the kernel in an inconsistent state, leading to a panic. In general you can consider this to be a bug in the device driver that the process is accessing.


2.4  T(task_stopped or task_traced):暫停狀態或跟蹤狀態

      向進程發送一個sigstop信號,它就會因響應該信號而進入task_stopped狀態(除非該進程本身處於task_uninterruptible狀態而不響應信號)。(sigstop與sigkill信號一樣,是非常強制的。不允許用戶進程通過signal系列的系統調用重新設置對應的信號處理函數。)
      向進程發送一個sigcont信號,可以讓其從task_stopped狀態恢復到task_running狀態。

      當進程正在被跟蹤時,它處於task_traced這個特殊的狀態。“正在被跟蹤”指的是進程暫停下來,等待跟蹤它的進程對它進行操作。比如在gdb中對被跟蹤的進程下一個斷點,進程在斷點處停下來的時候就處於task_traced狀態。而在其他時候,被跟蹤的進程還是處於前面提到的那些狀態。


      對於進程本身來說,task_stopped和task_traced狀態很類似,都是表示進程暫停下來。
      而task_traced狀態相當於在task_stopped之上多了一層保護,處於task_traced狀態的進程不能響應sigcont信號而被喚醒。只能等到調試進程通過ptrace系統調用執行ptrace_cont、ptrace_detach等操作(通過ptrace系統調用的參數指定操作),或調試進程退出,被調試的進程才能恢復task_running狀態。



2.5 Z (task_dead - exit_zombie):退出狀態,進程成爲殭屍進程

      在Linux進程的狀態中,殭屍進程是非常特殊的一種,它是已經結束了的進程,但是沒有從進程表中刪除。太多了會導致進程表裏麪條目滿了,進而導致系統崩潰,倒是不佔用其他系統資源。    

      它已經放棄了幾乎所有內存空間,沒有任何可執行代碼,也不能被調度,僅僅在進程列表中保留一個位置,記載該進程的退出狀態等信息供其他進程收集,除此之外,殭屍進程不再佔有任何內存空間。


      進程在退出的過程中,處於TASK_DEAD狀態。在這個退出過程中,進程佔有的所有資源將被回收,除了task_struct結構(以及少數資源)以外。於是進程就只剩下task_struct這麼個空殼,故稱爲殭屍。


      之所以保留task_struct,是因爲task_struct裏面保存了進程的退出碼、以及一些統計信息。而其父進程很可能會關心這些信息。比如在shell中,$?變量就保存了最後一個退出的前臺進程的退出碼,而這個退出碼往往被作爲if語句的判斷條件。
      當然,內核也可以將這些信息保存在別的地方,而將task_struct結構釋放掉,以節省一些空間。但是使用task_struct結構更爲方便,因爲在內核中已經建立了從pid到task_struct查找關係,還有進程間的父子關係。釋放掉task_struct,則需要建立一些新的數據結構,以便讓父進程找到它的子進程的退出信息。


      子進程在退出的過程中,內核會給其父進程發送一個信號,通知父進程來“收屍”。 父進程可以通過wait系列的系統調用(如wait4、waitid)來等待某個或某些子進程的退出,並獲取它的退出信息。然後wait系列的系統調用會順便將子進程的屍體(task_struct)也釋放掉。

      這個信號默認是SIGCHLD,但是在通過clone系統調用創建子進程時,可以設置這個信號。

      如果他的父進程沒安裝SIGCHLD信號處理函數調用wait或waitpid()等待子進程結束,又沒有顯式忽略該信號,那麼它就一直保持殭屍狀態,子進程的屍體(task_struct)也就無法釋放掉。


      如果這時父進程結束了,那麼init進程自動會接手這個子進程,爲它收屍,它還是能被清除的。但是如果如果父進程是一個循環,不會結束,那麼子進程就會一直保持殭屍狀態,這就是爲什麼系統中有時會有很多的殭屍進程。


      當進程退出的時候,會將它的所有子進程都託管給別的進程(使之成爲別的進程的子進程)。託管的進程可能是退出進程所在進程組的下一個進程(如果存在的話),或者是1號進程。所以每個進程、每時每刻都有父進程存在。除非它是1號進程。1號進程,pid爲1的進程,又稱init進程。


linux系統啓動後,第一個被創建的用戶態進程就是init進程。它有兩項使命:
      1、執行系統初始化腳本,創建一系列的進程(它們都是init進程的子孫);
      2、在一個死循環中等待其子進程的退出事件,並調用waitid系統調用來完成“收屍”工作;

      init進程不會被暫停、也不會被殺死(這是由內核來保證的)。它在等待子進程退出的過程中處於task_interruptible狀態,“收屍”過程中則處於task_running狀態。


Unix/Linux 處理殭屍進程的方法:

      找出父進程號,然後kill 父進程,之後子進程(殭屍進程)會被託管到其他進程,如init進程,然後由init進程將子進程的屍體(task_struct)釋放掉。


除了通過ps 的狀態來查看Zombi進程,還可以用如下命令查看:

[oracle@rac1 ~]$ ps -ef|grep defun

oracle   13526 12825  0 16:48 pts/1    00:00:00 grep defun

oracle   28330 28275  0 May18 ?        00:00:00 [Xsession] <defunct>


殭屍進程解決辦法:

(1)改寫父進程,在子進程死後要爲它收屍。

      具體做法是接管SIGCHLD信號。子進程死後,會發送SIGCHLD信號給父進程,父進程收到此信號後,執行 waitpid()函數爲子進程收屍。這是基於這樣的原理:就算父進程沒有調用wait,內核也會向它發送SIGCHLD消息,儘管對的默認處理是忽略,如果想響應這個消息,可以設置一個處理函數。

(2)把父進程殺掉。

      父進程死後,殭屍進程成爲"孤兒進程",過繼給1號進程init,init始終會負責清理殭屍進程.它產生的所有殭屍進程也跟着消失。如:

      kill -9 `ps -ef | grep "Process Name" | awk '{ print $3 }'`
      其中,“Process Name”爲處於zombie狀態的進程名。

(3)殺父進程不行的話,就嘗試用skill -t TTY關閉相應終端,TTY是進程相應的tty號(終端號)。但是,ps可能會查不到特定進程的tty號,這時就需要自己判斷了。
(4)重啓系統,這也是最常用到方法之一。



2.6 X (task_dead - exit_dead):退出狀態,進程即將被銷燬

      進程在退出過程中也可能不會保留它的task_struct。比如這個進程是多線程程序中被detach過的進程。或者父進程通過設置sigchld信號的handler爲sig_ign,顯式的忽略了sigchld信號。(這是posix的規定,儘管子進程的退出信號可以被設置爲sigchld以外的其他信號。)
      此時,進程將被置於exit_dead退出狀態,這意味着接下來的代碼立即就會將該進程徹底釋放。所以exit_dead狀態是非常短暫的,幾乎不可能通過ps命令捕捉到。


三. 進程狀態變化說明

3.1 進程的初始狀態

      進程是通過fork系列的系統調用(fork、clone、vfork)來創建的,內核(或內核模塊)也可以通過kernel_thread函數創建內核進程。這些創建子進程的函數本質上都完成了相同的功能——將調用進程複製一份,得到子進程。(可以通過選項參數來決定各種資源是共享、還是私有。)
      那麼既然調用進程處於task_running狀態(否則,它若不是正在運行,又怎麼進行調用?),則子進程默認也處於task_running狀態。
      另外,在系統調用調用clone和內核函數kernel_thread也接受clone_stopped選項,從而將子進程的初始狀態置爲 task_stopped。


3.2 進程狀態變遷

      進程自創建以後,狀態可能發生一系列的變化,直到進程退出。而儘管進程狀態有好幾種,但是進程狀態的變遷卻只有兩個方向——從task_running狀態變爲非task_running狀態、或者從非task_running狀態變爲task_running狀態。
      也就是說,如果給一個task_interruptible狀態的進程發送sigkill信號,這個進程將先被喚醒(進入task_running狀態),然後再響應sigkill信號而退出(變爲task_dead狀態)。並不會從task_interruptible狀態直接退出。

      進程從非task_running狀態變爲task_running狀態,是由別的進程(也可能是中斷處理程序)執行喚醒操作來實現的。執行喚醒的進程設置被喚醒進程的狀態爲task_running,然後將其task_struct結構加入到某個cpu的可執行隊列中。於是被喚醒的進程將有機會被調度執行。


而進程從task_running狀態變爲非task_running狀態,則有兩種途徑:
      1、響應信號而進入task_stoped狀態、或task_dead狀態;
      2、執行系統調用主動進入task_interruptible狀態(如nanosleep系統調用)、或task_dead狀態(如exit系統調用);或由於執行系統調用需要的資源得不到滿足,而進入task_interruptible狀態或task_uninterruptible狀態(如select系統調用)。
顯然,這兩種情況都只能發生在進程正在cpu上執行的情況下。

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