前言

在上一章节中，介绍了档案与目录之使用者权限控管与管理，在这一章节中，将要介绍作业系统上的程序管理（process）。

Process之定义

一个Process程序包含相关的要素如下：

• 给定一个分配好的记忆体当作空间位址供此运行的Process使用。
• 安全设定机制包含了拥有者的认证与权限。
• 一个或是多个程序码之执行绪在运行。
• 有程序的状态（Process state）。

在作业系统环境上的Process包含之要素如下：

• 本地与全域之变数。
• 正在安排要执行的行文（context）。
• 配置系统资源，像是档案描述符（指向档案的参照）与网路的埠号（Network ports）。

描述Process状态

整个作业系统启动并载入的时候会有一个main process，即主要的程序，叫做systemd，当其他的程序要启动的时候，systemd便会fork一个process出来运行指定的程序，当这个程序还没做完，再放到伫列中等待并休眠（sleeping），接着让下一个程序可以运行，并这样不断的循环下去，直到作业系统重新开启或关机为止，相关的示意图如下：

那Linux之程序状态有那些呢？相关的状态清单如下：

• Running之Flag表示成：R，指的是Process程序的任务正在运行中，CPU正为了这个任务正在运作。
• Sleeping之Flag为S的时候，指的是Process程序任务为中断的，这个程序正在等待某个条件，如硬体的请求、系统资源存取或是讯号，当上述的条件满足的时候，则Process状态又会切换成Running。
• Sleeping之Flag为D的时候，指的是Process正在睡觉（sleeping），与S状态不同的是，这个状态不会回应任何的讯号，这个状态只会在这个当程序中断的时候，可能是成无法预期的装置状态所造成的。
• Sleeping之Flag为K的时候，指的是这个程序任务已经被砍掉了，这是因为在D状态的时候收到signal讯号表示要砍掉因此变成这个状态。
• Sleeping之Flag为I的时候，是D状态中的其中一种，与D状态的行为类似。
• Stopped之Flag为T的时候，为T状态，这程序可以被除错，为debug状态，为暂时性的停止。
• Zombie之Flag有Z与X两个状态，X状态是当程序结束的瞬间会变成此状态，这两个状态都无法作处理，只能等到机器重开机或是自己消失不见。

为什麽Process状态是很重要的？

因为在作业系统中，监控每个Process是可以观察出资源使用，还有哪个Process有问题，吃很多的资源等，而可以使用top这个指令来即时的监控目前作业系统上每个正在运作的Process之状态，相关的指令执行後输出的讯息如下：

[rockylinux@workstation ~]$ top
top - 00:53:36 up  3:28,  1 user,  load average: 0.00, 0.00, 0.00
Tasks: 176 total,   1 running, 175 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  2.6 us,  7.9 sy,  0.0 ni, 89.5 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   1817.1 total,    660.8 free,    535.7 used,    620.6 buff/cache
MiB Swap:   2108.0 total,   2108.0 free,      0.0 used.   1124.7 avail Mem

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
   4177 rockyli+  20   0   65428   4520   3880 R   5.6   0.2   0:00.03 top
      1 root      20   0  186872  14524   9556 S   0.0   0.8   0:03.55 systemd
      2 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 kthreadd
      3 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 rcu_gp
      4 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 rcu_par_gp
      6 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 kworker/0:0H-events_highpri
      8 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 mm_percpu_wq
      9 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.03 ksoftirqd/0
     10 root      20   0       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.27 rcu_sched
     11 root      rt   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 migration/0
     12 root      rt   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.01 watchdog/0
     13 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 cpuhp/0
     14 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 cpuhp/1
     15 root      rt   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.01 watchdog/1
     16 root      rt   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 migration/1
     17 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.11 ksoftirqd/1
     19 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 kworker/1:0H-events_highpri
     21 root      20   0       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.13 kworker/u4:1-events_unbound
     22 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 kdevtmpfs
     23 root       0 -20       0      0      0 I   0.0   0.0   0:00.00 netns
     24 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.00 kauditd
......

或者是可以使用ps aux指令来看到此作业系统上之process程序的瞬间状态，相关的执行指令输出的讯息如下：

[rockylinux@workstation ~]$ ps aux
USER         PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root           1  0.0  0.7 186872 14524 ?        Ss   Sep27   0:03 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root
root           2  0.0  0.0      0     0 ?        S    Sep27   0:00 [kthreadd]
root           3  0.0  0.0      0     0 ?        I<   Sep27   0:00 [rcu_gp]
root           4  0.0  0.0      0     0 ?        I<   Sep27   0:00 [rcu_par_gp]
root           6  0.0  0.0      0     0 ?        I<   Sep27   0:00 [kworker/0:0H-events_highpri]
root           8  0.0  0.0      0     0 ?        I<   Sep27   0:00 [mm_percpu_wq]
root           9  0.0  0.0      0     0 ?        S    Sep27   0:00 [ksoftirqd/0]
root          10  0.0  0.0      0     0 ?        I    Sep27   0:00 [rcu_sched]
root          11  0.0  0.0      0     0 ?        S    Sep27   0:00 [migration/0]
root          12  0.0  0.0      0     0 ?        S    Sep27   0:00 [watchdog/0]
......

若ps指令未带参数执行的话，则会将目前Shell所有底下正在执行的程序都印出，有时候，Prcoess名称会太长，导致终端机输出的讯息不完整，且被截断，为了要避免这件事情，可以加上w参数让被截断的讯息可以自动换行并印出。

工作与工作阶段介绍

正在运行的工作就被称为：Process程序，而程序可以分成在前景与背景执行，在前景执行就是在终端机上面执行一个指令，等到这个指令运作完成与结束之後，才可以继续执行其他的指令，而背景就不一样了，当Process放到背景中去执行的时候，则终端机可以继续执行下一个指令，不需要等待。

相关的指令演示与输出的讯息如下：

[rockylinux@workstation ~]$ sleep 100

当执行上述的指令的时候，需要等待sleep指令完成，即等待100秒之後，终端机才会回复并执行下一个指令，若是改成在背景执行，则可以在指令的後面加上&即可，相关的指令执行输出讯息如下：

[rockylinux@workstation ~]$ sleep 100 &
[1] 4459
[rockylinux@workstation ~]$ jobs
[1]+  Running                 sleep 100 &
[rockylinux@workstation ~]$

当在背景执行的时候，会输出一个Process id，利用jobs指令则可以看到目前在这个终端机上运行在背景的Process有哪一些，若要将背景的工作较回到前景也是可以的，利用fg指令便可以达到，假设要将上述放在背景中运行的sleep 100叫回到前景，可以看到这个背景Process运行的编号是1，即[1]+，则执行fg %1即可，相关的指令执行输出的讯息如下：

[rockylinux@workstation ~]$ fg %1
sleep 100

当背景工作结束的时候，有时按下enter键，则会跳出下列的讯息，则表示编号为1的背景工作已经结束了，相关的指令执行输出的讯息如下：

[rockylinux@workstation ~]$
[1]+  Done                    sleep 100

若要将被叫回前景的Process再次回到背景，则可以使用bg这个指令，操作的流程如下：

• 先执行sleep 100 &指令。
• 假设上述供作编号为1，则执行fg %1。
• 接着使用「ctrl」+「Z」键将当前的前景工作停止。
• 使用jobs -l观看目前在背景工作的清单与状态。
• 接着执行bg %1。
• 再使用jobs -l观看目前在背景工作的清单与状态。

[rockylinux@workstation ~]$ jobs -l
[rockylinux@workstation ~]$ sleep 100
^Z
[1]+  Stopped                 sleep 100
[rockylinux@workstation ~]$ jobs -l
[1]+  5805 Stopped                 sleep 100
[rockylinux@workstation ~]$
[rockylinux@workstation ~]$ bg %1
[1]+ sleep 100 &
[rockylinux@workstation ~]$ jobs -l
[1]+  5805 Running                 sleep 100 &
[rockylinux@workstation ~]$

课後练习

• 请开启workstation虚拟机器，并使用rockylinux之使用者登入桌面环境，并开启终端机。
• 执行sleep 90在前景，接着试着让其中断。
• 试着找到上述中断的工作并试着切换成运行的状态。