Jan Kończak

Komenda sleep czas śpi podany czas.
Domyślną jednostką czasu są sekundy (s), ale można podać też m, h i d.
sleep 1d jest równoważne sleep 24h i sleep 1440m i sleep 86400[s].
Niektóre implementacje sleep rozumieją ułamki dziesiętne, np. sleep 0.05m będzie spać 3s.

Komenda time polecenie [argumenty]... uruchamiana podane polecenie z argumentami i mierzy czas jego wykonania.

Komenda timeout czas polecenie [argumenty]... uruchamiana podane polecenie i przerywa je po upłynięciu wskazanego czasu.

Zadanie 1 Wykonaj komendę która śpi przez 2 sekundy.

Zadanie 2 Zmierz ile czasu trwa wykonanie komendy z poprzedniego zadania.

Zadanie 3 Zmierz ile czasu trwa wykonanie komendy:

Zadanie 4 Wykonaj komendę openssl dhparam -text 2048 z limitem czasu 5s.

Przykład:

user@host ~ $ sleep 5s                   # czeka 5 sekund
user@host ~ $ time sleep 2s

real    0m2,001s                         # czas rzeczywisty
user    0m0,000s                         # czas użycia procesora w przestrzeni użytkownika
sys     0m0,001s                         # czas użycia procesora w jądrze
user@host ~ $ time /tmp/command

real    0m0,703s
user    0m1,099s                         # ┌ przy użyciu więcej niż jednego CPU naraz,
sys     0m1,170s                         # └ te czasy mogą przekraczać czas rzeczywisty
user@host ~ $ timeout 0.5s sleep 10m     # po 0.5s sleep zostanie brutalnie przerwany
user@host ~ $

Program jest sekwencją instrukcji¹⁾. Proces to uruchomienie (instancja) programu.

Na proces poza sekwencją instrukcji (załadowaną do pamięci operacyjnej) składa się wszystko co opisuje stan jego wykonania – np. zawartość rejestrów procesora, stan pamięci operacyjnej.

Uruchamiając ten sam program (tą samą aplikację) wielokrotnie tworzy się wiele procesów.

W uniksopodobnych systemach nowy proces może być uruchomiony tylko przez inny proces (poza pierwszym procesem, o identyfikatorze 1, zwanym init, uruchamianym przez jądro systemu operacyjnego przy starcie.

Określenie procesy potomne procesu x (child processes) opisuje procesy uruchomione przez x.
Rodzic (parent process) procesu x to proces który uruchomił x.

Procesy są identyfikowane przez pid (process identifier).
Dla każdego procesu utrzymywany jest identyfikator rodzica – ppid (parent pid).

Kiedy kończy się proces potomny, system operacyjny utrzymuje proces do czasu aż jego wartość wyjściowa zostanie zebrana (reap) przez rodzica.
Proces który się zakończył, ale jego wartość nie została zebrana przez rodzica, nazywany jest zombie.

Rodzic procesu dostaje sygnał SIGCHLD kiedy coś się stanie z procesem potomnym, np. kiedy proces potomny się zakończy.

Do wyświetlenia listy procesów i wątków w systemie można użyć komendy ps.
Wybór użytecznych opcji dla ps:

• -e wybiera wszystkie procesy w systemie
• -l|-f|-F wybiera długi, pełny lub ekstra pełny format wyjścia
• -L|-T pokazuje wątki
• -H sortuje hierarchicznie i rysuje (wcięciami w polu komenda) dzieci

Program ps posiada dwie składnie poleceń – jedną spójną z typową dla systemu UNIX (powyższa), drugą pochodzącą z systemów BSD.
Powszechnie spotykane ps aux to wywołanie ps z opcjami zapisanymi w stylu BSD pokazujące wszystkie procesy w systemie w konkretnym formacie.

Zadanie 5 Wyświetl listę procesów poleceniem ps (bez argumentów).

Zadanie 6 Wyświetl listę procesów poleceniem ps zmieniając format wyników (kolumny) tak żeby było więcej szczegółów.

Zadanie 7 Wyświetl listę wszystkich procesów w systemie.

Zadanie 8 Wyświetl listę wszystkich procesów i wątków w systemie. Znajdź na niej dwa wątki tego samego procesu.

Lista procesów w formie drzewa może być wyświetlona komendą pstree.
W pstree przełącznik -p dodaje pidy, -u użytkownika, a a pokazuje argumenty z jakimi został uruchomiony proces.

Zadanie 9 Wyświetl drzewo procesów.

Zadanie 10 Wyświetl drzewo procesów z pidem każdego procesu.

Pseudo system plików procfs, zamontowany standardowo w /proc, pozwala odczytać informacje o procesach przez dostęp do plików. Katalog /proc/self zawiera szczegółowe informacje o procesie który próbuje je przeczytać.
W man 5 proc znajdziesz szczegółowe informacje.

Zadanie 11 Wyświetl zawartość pliku /proc/self/status. Informacje o jakim procesie zostały wyświetlone?

Zadanie 12 Doczytaj w podręczniku i sprawdź co jeszcze jest w katalogach /proc/pid/.

Zużycie pamięci próbuje sensownie pokazać program smem; sprawdź opcje -p i -t.

Komenda top jest dostępnym w wielu systemach narzędziem pokazującym na bieżąco listę procesów i podstawowe informacje o obciążeniu systemu.

Zadanie 13 Uruchom top. Naciśnij h żeby dostać się do pomocy. Zmień kolumnę po której są sortowane dane.

Zadanie 14 Co oznaczają stany procesu R, S, D, t i Z? Sprawdź w man ps.

Program htop został stworzony jako wygodny i bardziej funkcjonalny top.
Podstawowe skróty w htop są w pasku menu na dole; h pokazuje pomoc, t przełącza między trybem drzewa i zwykłą listą, < i > sortują procesy, k wysyła sygnał do procesu, a ustawia na których procesorach może działać program (affinity), i ustawia priorytet dostępu do dysku, / szuka, a \ filtruje po nazwie, u filtruje po użytkowniku, space zaznacza procesy, tab przełącza między użyciem procesora i pamięci a użyciem dysku.
htop pozwala używać myszy do nawigacji i pozwala łatwo konfigurować zarówno pasek górny jak i wygląd listy procesów.

Zadanie 15 W programie htop zmień kolumnę sortowania.

Zadanie 16 W programie htop ustaw tryb drzewa i znajdź program htop w liście procesów.

Poza programem htop, istnieje wiele narzędzi wzorowanych na top pokazujących stan systemu i procesów. Są to m. in.. iotop (użycie I/O), atop, glances, bottom.

Programy pgrep i pidof pozwalają wyszukiwać pid procesu na podstawie podanych kryteriów.

Domyślnie pgrep regex dopasowuje regex do nazwy programu.
Z -f szuka po pełnej linii poleceń (nazwa programu z argumentami).
Inne opcje pozwalają wyszukać procesów potomnych podanego procesu czy procesów wybranego użytkownika.

Program pidof nazwa wyświetli pidy procesów których nazwa (przycięta do 15 znaków) jest identyczna z podaną.

Zadanie 17 Uruchom program sleep 1h. W innym terminalu znajdź jego pid.

Sygnały są dla procesów odpowiednikiem przerwań.
Posiadając odpowiednie uprawnienia można wysłać sygnał do procesu – tzn. zażądać od systemu operacyjnego, wykonując wywołanie systemowe kill, dostarczenia sygnału do procesu.
System operacyjny dodaje każdy wysłany sygnał do listy oczekujących sygnałów i jeśli tylko może, to dostarcza go.
Dla większości sygnałów programista może ustawić czy dany sygnał ma być dostarczany do programu i która (napisana przez programistę) funkcja ma być wywołana kiedy sygnał zostanie dostarczony.
Dostarczenie sygnału przez system operacyjny polega, podobnie jak przy wywołaniu funkcji, na zapisaniu stanu jednego z wątków, przygotowaniu na stosie informacji o sygnale i ustawienie licznika rozkazów na funkcję którą programista wskazał do obsługi sygnału. Sygnał może być dostarczony w dowolnie niewygodnym momencie

Sygnały rozróżnia się po numerach i odpowiadających im nazwach (man 7 signal).
Często jako skrót "sygnał X" zapisuje się jako SIGX, np. sygnał TERM to SIGTERM.
Sygnały są zwykle używane do informowania procesu o błędach, zewnętrznych zdarzeniach lub do komunikacji między procesami.

Przykłady sygnałów:

• INT – prośba o przerwanie procesu, generowane np. przez Ctrl+c,
• TERM – prośba o zakończenie procesu,
• KILL – żądanie zabicia procesu; jeden z dwóch sygnałów których programista nie może obsłużyć po swojemu,
• STOP – zatrzymanie (zapauzowania) procesu; drugi z sygnałów których programista nie może obsłużyć po swojemu,
  CONT – kontynuacja zatrzymanego procesu,
• ALRM – proces poprosił o sygnał po upływie jakiegoś czasu i ten czas właśnie minął,
• SEGV – proces próbował dostać się do pamięci niezwiązanej z procesem,
• USR1 – sygnał bez określonego znaczenia, do dowolnego użycia programisty,
• HUP – wysyłany przy zamykaniu (pseudo)terminala – tzn. przy zamknięciu emulatora terminala lub rozłączeniu sesji SSH; wiele programów serwerowych przeładowuje pliki po odebraniu tego sygnału.
  Uruchamiając dowolną komendę jako nohup komenda argumenty... spowoduje zignorowanie tego sygnału przez uruchomiony proces.

Do wysłania sygnału służy komenda kill [-sygnał] pid. Jeśli nie określono który sygnał wysłać, kill wyśle TERM.
Sygnał można zapisać jako jego numer, np. kill -3 pid lub nazwę, np. kill -INT pid
Nazwy i numery sygnałów można sprawdzić komendą kill -l lub kill -L.
Komenda kill przyjmuje tylko pid – numeryczny identyfikator procesu.
Podanie ujemnej wartości pid ma konkretne znaczenie; więcej w man kill

Zadanie 20 W jednym terminalu uruchom sleep 1h. Z innego terminala zabij ten proces używając kill.

Komenda pkill działa identycznie jak pgrep, tylko zamiast wyświetlać identyfikatory, wysyła wskazany (identycznie jak w komendzie kill) sygnał do pasujących procesów.

Komenda killall nazwa domyślnie wyśle sygnał do wszystkich procesów których nazwa (przycięta do 15 znaków) jest identyczna z podaną.
Opcjami można m. inn. dopasować się do wyrażeń regularnych i pełnej nazwy.

Zadanie 21 W jednym terminalu uruchom sleep 1h. Z innego terminala zabij ten proces używając pkill.

Zadanie 22 Powtórz poprzednie zadanie zmieniając sygnał kolejno na INT, QUIT i KILL.

Zadanie 23 Uruchom program mousepad lub glxgears. Wyślij do niego sygnał STOP. Sprawdź jak działa mousepad. Potem wyślij do niego sygnał CONT.

Zadanie 24 Uruchom w jednym terminalu komendą /usr/sbin/named -g -c <(:) serwer DNS. Z drugiego terminalu wyślij sygnał HUP do nameda.

W powłoce może działać jeden proces pierwszoplanowy (foreground) i wiele procesów w tle (background).

Aby uruchomić proces w tle, należy użyć składni komenda &.
Procesy działające w tle wciąż mogą pisać do terminala, ale domyślnie zostaną zatrzymane na próbie czytania z terminala.

Zwykle skrót Ctrl+z jest domyślnie skonfigurowany do wysłania sygnału STOP do bieżącego procesu.

Listę zatrzymanych i działających w tle procesów powłoki (tzw. tablicę zadań) można wyświetlić używając komendy jobs.

Zatrzymany proces z tablicy zadań można kontynuować na pierwszym planie używając komendy fg [spec] lub kontynuować w tle używając komendy bg [spec].
Działający proces z tablicy zadań można przełączyć na pierwszy plan komendą fg [spec].

Specyfikacja procesu w fg i bg może być jego numerem w tablicy zadań poprzedzonym znakiem %, znakiem %+ lub %- oznaczającym ostatnie i przedostatnie zadanie²⁾, bądź jednoznacznym początkiem nazwy procesu poprzedzonym %.
Bez argumentu fg i bg zadziała na ostatnie zadanie.

Polecenie kill powinno też akceptować jako określenie procesu argumenty takie jak dla fg i bg. Takie zachowanie jest wymagane przez POSIX.

Na zakończenie działających w tle zadań można oczekiwać używając polecenia wait [spec] z argumentami jak dla fg/bg.
Bez podania argumentów wait czeka na zakończenie wszystkich zadań.

Część powłok pozwala na pominięcie znaku % w argumentach fg i bg.

Zadanie 25 Uruchom ping -i5 put.poznan.pl w tle. Wyświetl listę zadań. Przenieś ten proces na pierwszy plan.

Zadanie 26 Uruchom ping -i5 put.poznan.pl, następnie zatrzymaj go przez Ctrl+z.
Potem uruchom sleep 1h i też zatrzymaj go przez Ctrl+z. Wyświetl listę zadań.
Następnie kontynuuj w tle proces ping. Potem zabij go i zatrzymany proces sleep.

Zadanie 27 Uruchom w tle sleep 1h oraz sleep 15s. Poczekaj poleceniem wait na zakończenie drugiego sleepa.

Przydziałem dostępu do zasobów komputera dla programu zajmuje się system operacyjny. Użytkownik (administrator) może wpływać na to jakie decyzje podejmują planiści ([1], [2]).

Procesy w uniksopodobnych systemach mają niceness, które decyduje o priorytecie przydzielania CPU.
Niceness jest ustawialne w zakresie od -20 (najwyższy priorytet) do 19 (najniższy) i dziedziczone od rodzica.
Init startuje procesy z niceness 0.
Podnieść niceness może każdy, obniżyć – tylko root.

Wykonując komendę nice [-n <N>] komenda [argument]... można uruchomić proces z podanym niceness.

Można też zmienić niceness działającego procesu komendą renice [-n]<N> pid.

Zadanie 28 Uruchom komendę sleep 1h z niceness 10. Sprawdź jej nicneness (np. w ps / htop).

Zadanie 29 Uruchom komendę sleep 1h i potem zmień jej niceness na 15.

Zadanie 30 W dwóch konsolach wykonaj taskset -pc 0 $$ (która zmieni listę dozwolonych procesorów tego shella na pierwszy).
Następnie w obu wykonaj openssl dhparam -text $((2**14)) [dowolny tekst] (co uruchomi procesorożerne szukanie dużych liczb pierwszych).
W trzeciej konsoli uruchom htop i obserwuj zużycie CPU.
Zmieniaj stopniowo niceness jednego z tych procesów. Jak zmienia się użycie CPU przez te procesy?