Jan Kończak

Ta strona jest tylko do odczytu. Możesz wyświetlić źródła tej strony ale nie możesz ich zmienić.
===== Spanie, mierzenie i limitowanie czasu =====

Komenda ''sleep //czas//'' śpi podany czas.
\\
Domyślną jednostką czasu są sekundy (''s''), ale można podać też ''m'', ''h'' i ''d''. 
\\
<small>''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.</small>

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

<small>
Komenda ''timeout //czas// //polecenie// [//argumenty//]...'' uruchamiana podane
polecenie i przerywa je po upłynięciu wskazanego czasu.
</small>

~~Zadanie.#~~ Wykonaj komendę która śpi przez 2 sekundy.

~~Zadanie.#~~ Zmierz ile czasu trwa wykonanie komendy z poprzedniego zadania.

<small>
~~Zadanie.#~~ Zmierz ile czasu trwa wykonanie komendy:
<html><div style="margin-top:-1.2em"></div></html>
  * ''openssl dhparam -text 1536''
  * ''dd if=/dev/zero of=/dev/null bs=1 count=2M''
  * ''dd if=/dev/urandom of=/tmp/''''//plik// bs=1M count=100''
  * ''pzstd -10 /tmp/''''//plik//''     (użyj tutaj pliku z poprzedniego zadania)

~~Zadanie.#~~ Wykonaj komendę ''openssl dhparam -text 2048'' z limitem czasu 5s.
</small>

++++Przykład:|{{page>so:ps_kill:sleep&inline}}++++
===== Procesy =====

==== Proces a program ====

Program jest sekwencją instrukcji((zwykle uzupełnionym o opis tego, w jakim
środowisku je uruchomić – początkowy stan pamięci włączając stan zmiennych
globalnych i załadowane biblioteki dynamiczne)).
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.

=== Rodzice, dzieci, zombie… ===

W uniksopodobnych systemach nowy proces może być uruchomiony tylko przez inny
proces <small>(poza pierwszym procesem, o identyfikatorze 1, zwanym
[[https://en.wikipedia.org/wiki/Init|init]], uruchamianym przez jądro systemu
operacyjnego przy starcie</small>.

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 [[https://en.wikipedia.org/wiki/Zombie_process|zombie]].

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

Jeśli proces //a// uruchomi //b//, proces //b// uruchomi //c//, to po zakończeniu
//b// proces //c// staje się [[https://en.wikipedia.org/wiki/Orphan_process|sierotą]]
(//orphan process//) i jego rodzicem zostaje proces init.

<html> <!--
"Kill process or sacrifice child" znikło już z kernela?
https://github.com/torvalds/linux/commit/5989ad7b5ede38d605c588981f634c08252abfc3#diff-268fe084429e2dda106503d80d590ac28f341bcf5969eaed6c09891eea0ca466L863
--> </html>
</small>

==== Wyświetlanie informacji o procesach ====

=== Lista procesów ===

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
  * <small>''-H'' sortuje hierarchicznie i rysuje (wcięciami w polu komenda) dzieci</small>

<small>
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.
</small>

~~Zadanie.#~~ Wyświetl listę procesów poleceniem ''ps'' (bez argumentów).

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

~~Zadanie.#~~ Wyświetl listę wszystkich procesów w systemie.

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

<small>
~~Zadanie.#~~ Uruchom polecenie ''%%python -c 'import os; os.popen("true"); os.read(0,1)'%%'' które "wyprodukuje" proces zombie. Znajdź go na liście procesów.
</small>

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.#~~ Wyświetl drzewo procesów. 

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

<small>
~~Zadanie.#~~ Doczytaj w podręczniku i sprawdź co jeszcze jest w katalogach ''/proc/****//pid//****/''.

Określenie zużycia pamięci przez proces jest trudne.\\
System wie jakie zakresy pamięci są dostępne dla procesu, więc można określić
ile bajtów zajmuje pamięć wirtualna procesu (//virtual set size//).
Ale system operacyjny nie ładuje wszystkiego czego proces zażądał od razu do
pamięci (część danych jest ładowana dopiero przy próbie dostępu do nich).
\\
System wie za to do czego proces ma w tej chwili dostęp w RAMie
(//resident set size//).
Ale to nie wlicza swapa, a i bez tego jeżeli jakiś plik jest współdzielony przez
wiele procesów (np. biblioteka do rysowania okienek), to suma RSSów nie będzie
równa zajętości pamięci.
\\
Mając odpowiednie uprawnienia, można w Linuksie określić do jakiej pamięci ma
dostęp tylko ten proces (//unique set size//), a rozmiary współdzielonych plików
można proporcjonalnie doliczyć do tej pamięci dostając w miarę rozsądną metrykę
zajętości pamięci (//proportional set size//).
\\
Ale co z swapem i [[https://en.wikipedia.org/wiki/Zram|kompresją wewnątrz RAMu]]…

Zużycie pamięci próbuje sensownie pokazać program ''smem''; sprawdź opcje ''-p'' i ''-t -k''.
</small>

=== Monitory procesów ===

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

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

~~Zadanie.#~~ Co oznaczają stany procesu ''R'', ''S'', ''D'', ''t'' i  ''Z''?
Sprawdź w ''man ps''.

Program **''[[https://htop.dev/|htop]]''** został stworzony jako wygodny i bardziej
funkcjonalny ''top''.
\\
<small>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.</small>

~~Zadanie.#~~ W programie ''htop'' zmień kolumnę sortowania.

<small>
~~Zadanie.#~~ 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''.
</small>

=== Wyszukiwanie procesów ===

Programy **''pgrep''** <small>i **''pidof''**</small> 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.

<small>Program ''pidof //nazwa//'' wyświetli pidy procesów których nazwa
(przycięta do 15 znaków) jest identyczna z podaną.</small>

~~Zadanie.#~~ Uruchom program ''sleep 1h''.  W innym terminalu znajdź jego pid.

<small>

~~Zadanie.#~~ W jednym terminalu uruchom program ''sleep 1337h'', w drugim ''sleep 42h''. Znajdź pid tego pierwszego.

~~Zadanie.#~~ Znajdź pid procesu ''gdm'' wiedząc, że na twoim komputerze są też inne procesu mające na początku nazwy ciąg liter ''gdm''.

</small>

==== Sygnały ====

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.
<small> Sygnał może być dostarczony w dowolnie niewygodnym momencie </small>

Sygnały rozróżnia się po numerach i odpowiadających im nazwach (''man 7 signal'').
\\
Często jako skrót "sygnał //X//" zapisuje się jako SIG//X//, 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,
  * <small>ALRM – proces poprosił o sygnał po upływie jakiegoś czasu i ten czas właśnie minął,</small>
  * <small>SEGV – proces próbował dostać się do pamięci niezwiązanej z procesem,</small>
  * <small>USR1 – sygnał bez określonego znaczenia, do dowolnego użycia programisty,</small>
  * HUP – wysyłany przy zamykaniu (pseudo)terminala – tzn. przy zamknięciu emulatora terminala lub rozłączeniu sesji SSH; <small>wiele programów serwerowych przeładowuje pliki po odebraniu tego sygnału. \\ Uruchamiając dowolną komendę jako ''nohup //komenda// //argumenty//...'' spowoduje zignorowanie tego sygnału przez uruchomiony proces.</small>

=== Wysyłanie sygnałów ===

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//''
\\
<small>Nazwy i numery sygnałów można sprawdzić komendą ''kill -l'' lub ''kill -L''.</small>
\\
Komenda ''kill'' przyjmuje tylko pid – numeryczny identyfikator procesu.
\\
<small>Podanie ujemnej wartości pid ma konkretne znaczenie; więcej w ''man kill''</small>

~~Zadanie.#~~ 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.

<small>
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.
</small>

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

<small>
~~Zadanie.#~~ Powtórz poprzednie zadanie zmieniając sygnał kolejno na INT, QUIT i KILL.
</small>

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

<small>
~~Zadanie.#~~ Uruchom w jednym terminalu komendą ''/usr/sbin/named -g -c <(:)'' serwer DNS. Z drugiego terminalu wyślij sygnał HUP do ''named''a.
</small>

==== Kontrola zadań w powłoce ====

W powłoce może działać jeden proces pierwszoplanowy (//__f__ore__g__round//)
i wiele procesów w tle (//__b__ack__g__round//).

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
zadanie((kolejność zadań to najpierw wstrzymane zadania liczone od ostatnio wstrzymanego, następnie zadania działające w tle liczone od ostatnio uruchomionego)),
bądź jednoznacznym początkiem nazwy procesu poprzedzonym ''%''.
\\
Bez argumentu ''fg'' i ''bg'' zadziała na ostatnie zadanie.

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

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.

<small>Część powłok pozwala na pominięcie znaku ''%'' w argumentach ''fg'' i ''bg''.</small>

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

~~Zadanie.#~~ 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.#~~ Uruchom w tle ''sleep 1h'' oraz ''sleep 15s''. Poczekaj poleceniem ''wait'' na zakończenie drugiego ''sleep''a.

==== Proces a planiści ====

Przydziałem dostępu do zasobów komputera dla programu zajmuje się system
operacyjny. Użytkownik (administrator) może wpływać na to jakie decyzje
podejmują planiści
([[https://en.wikipedia.org/wiki/Scheduling_(computing)#Process_scheduler|[1]]],
[[https://en.wikipedia.org/wiki/I/O_scheduling|[2]]]).

=== Procesor ===

Procesy w uniksopodobnych systemach mają //[[https://en.wikipedia.org/wiki/Nice_(Unix)|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//''.

<small>

Część dystrybucji Linuksa włącza ''autogroup'' które umieszcza automatycznie
procesy w osobnych grupach (więcej w ''man 7 sched''). Niceness liczy się
tylko między procesami wewnątrz grupy. ''sysctl -ar sched_autogroup_enabled''
sprawdza czy ta funkcjonalność jest włączona.

Można też wybrać na których fizycznych wątkach procesora będzie się wykonywać
proces programem **''taskset''**.

Komenda ''taskset 0x03 //komenda// [//argument//]...'' i
''taskset -c 0,1 //komenda// [//argument//]...'' uruchomi proces tylko na
rdzeniach 0 i 1. \\
Komenda ''taskset -p [-c] //pid//'' wyświetli dozwolone fizyczne wątki dla podanego
pid, a ''taskset -p [-c] //spec// //pid//'' je zmieni na //spec//.

''htop'' pozwala zmieniać niceness (skróty //F7//''''/''''//F8//) i wybrać procesory
dla procesu (skrót //a// od affinity).

</small>

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

~~Zadanie.#~~ Uruchom komendę ''sleep 1h'' i potem zmień jej niceness na 15.

~~Zadanie.#~~ W dwóch konsolach wykonaj ''taskset -pc 0 $$'' (<small>która zmieni listę dozwolonych procesorów tego shella na pierwszy</small>).\\
Następnie w jednym wykonaj ''openssl dhparam 9000'', w drugim ''openssl dhparam 9001''
(<small>co uruchomi procesorożerne szukanie dużych liczb pierwszych</small>).\\
W trzeciej konsoli uruchom ''htop'' i obserwuj zużycie CPU. \\
Zmieniaj stopniowo niceness jednego z tych procesów. Jak zmienia się użycie CPU przez te procesy?

<small>

=== I/O ===

Priorytet dostępu do I/O (dysków) można ustawiać / zmieniać komendą **''ionice''**.
\\
Są dostępne "trzy" klasy: 1 (realtime), 2 (best-effort) i 3 (idle) oraz 0 (brak
klasy). Klasy 1 i 2 dzielą się na 8 priorytetów (od najwyższego 0 do
najniższego 7).
\\
Argumenty ''[-c //nr_klasy//] [-n //priorytet//]'' wybierają klasę i priorytet.
\\
Podobnie jak ''taskset'', można uruchomić polecenie z podaną klasą, bądź z
przełącznikiem ''-p'' wyświetlić / zmienić ustawienia dla podanego pid.

''htop'' pozwala zmieniać klasy I/O (skrót //i//).

=== NUMA ===

Sprzęt w których zasoby (głównie pamięć) mają różny koszt dostępu z różnych
procesorów ([[https://en.wikipedia.org/wiki/Non-uniform_memory_access|NUMA]])
jest przez system dzielony na węzły wewnątrz których dostęp ma równy koszt, ale
między którymi koszt dostępu jest większy.
\\
Przykład – na płycie głównej z dwoma gniazdami na procesory pamięć DRAM podłączona
do procesora na którym działa proces ma niższy koszt dostępu niż pamięć RAM
podłączona do procesora w drugim gnieździe.

Polecenie **''numactl''** pozwala kontrolować jak mają być uruchamiane procesy
w takich systemach.
\\
''numactl -H'' pokazuje listę węzłów, a
''numactl -N //x// -m //y// //komenda// [//argumenty//]...'' uruchamia komendę 
na procesorach z węzła //x// i pamięci z węzła //y//.


Komenda ''lstopo'' z paczki ''[[https://www.open-mpi.org/projects/hwloc/|hwloc]]''
pozwala zwizualizować topologię zasobów maszyny.
</small>


  
~~META:
language = pl
~~
Jan Kończak

Narzędzia użytkownika

Narzędzia witryny

Narzędzia strony
