进程与服务管理

本篇定位

理解进程与程序、父子关系和进程状态，能用 ps/top 查看、用 kill/作业控制管理进程；并掌握用 systemd/systemctl 管理服务、手写 Unit 文件，最后搞清僵尸进程和孤儿进程。

一、进程概念

1.1 程序与进程

	程序（Program）	进程（Process）
本质	存放在磁盘上的可执行文件（指令集合）	程序的一次运行实例
状态	静态的、"死"的	动态的、"活"的
关系	一个程序可同时对应多个进程	每个进程由某个程序启动

同一份 Nginx 程序，启动后会有一个 master 加多个 worker，对应多个进程；程序是文件，进程是它跑起来的样子。

1.2 PID 与父子进程

PID（Process ID）：内核给每个进程分配的唯一编号，用于区分不同进程；
PPID（Parent PID）：父进程的 PID。

进程由父进程通过 fork() 创建，形成一棵进程树：

父进程调用 fork() 复制出一个几乎相同的子进程（采用写时复制 Copy-On-Write，初始共享内存，真正修改时才复制，效率高）；
子进程再通过 execve() 加载新程序，替换自己的内存空间，成为全新进程；
子进程结束后，父进程通过 wait()/waitpid() 回收它的资源。

系统的 1 号进程是 systemd（CentOS 7 之前是 init），它是所有进程的"老祖宗"，由内核启动，负责拉起和管理整个用户空间：

bash

pstree -p | head -3
# systemd(1)─┬─ModemManager(1024)─┬─{ModemManager}(1038)
#            ├─NetworkManager(1161)─...

1.3 进程与线程

**线程（Thread）**是进程内部的执行流，是 CPU 调度的最小单位；
一个进程可含多个线程，线程共享进程的内存空间和全局变量，但各自有独立的栈和寄存器；
进程是资源分配的单位，线程是调度执行的单位。

类比：进程像一个"家"，有独立的房子（内存空间）；线程像家庭成员，共享家里的资源，但各自做不同的事。

1.4 进程状态

进程在生命周期中处于不同状态，ps 的 STAT 列就是状态：

状态	名称	含义
R	Running	运行中或就绪（在 CPU 上跑，或在队列等 CPU）
S	Sleeping	可中断的睡眠（等待某事件，如 I/O，能被信号唤醒）——最常见
D	Disk sleep	不可中断的睡眠（通常在等磁盘 I/O，连信号都不理）
T	Stopped	停止/暂停（被 Ctrl+z 或调试器挂起）
Z	Zombie	僵尸（已退出，但父进程还没回收）

STAT 还会带附加字符：

附加符	含义
`+`	前台进程（在终端前台）
`l`（小写 L）	多线程进程
`s`（小写）	会话首进程（session leader）
`<`	高优先级
`N`	低优先级
`I`（大写 i）	内核空闲线程

1.5 用户空间与内核空间

进程运行在两个隔离的"空间"：

用户空间：应用程序运行的区域，权限受限，不能直接操作硬件；
内核空间：内核运行的区域，拥有最高权限，管理硬件、内存、进程；
应用需要内核服务（读写文件、发网络包）时，通过**系统调用（system call）**进入内核。

二、查看进程

2.1 ps：快照查看

ps（process status）显示某一时刻进程的快照。三种风格选项（UNIX 用 -、GNU 用 --、BSD 不带 -）：

bash

# 最常用组合
ps aux          # BSD 风格：列出所有进程及属主、资源占用
ps -ef          # UNIX 风格：全格式列出所有进程（含 PPID）
ps -eFH         # 树形/完整格式
ps -ef --forest # 以树形显示父子关系

ps aux 字段解读：

字段	含义
USER	进程属主
PID / PPID	进程 ID / 父进程 ID
%CPU / %MEM	CPU / 内存占用率
VSZ	虚拟内存大小（KB）
RSS	实际占用的物理内存（KB）
TTY	终端（`?` 表示与终端无关，如守护进程）
STAT	进程状态
START / TIME	启动时间 / 累计占用 CPU 时长
COMMAND	程序及参数

自定义输出列（写脚本常用）：

bash

ps -eo pid,ppid,user,ni,pri,pcpu,pmem,stat,comm   # -e 所有进程，-o 指定列
ps axo pid,cmd,%cpu,%mem --sort=-%cpu | head        # 按 CPU 倒序
ps -u nginx                                        # 只看某用户的进程
ps -p 1234 -o pid,ppid,cmd                         # 只看某个 PID

2.2 top：动态监控

top 实时刷新，顶部是系统整体负载，下方是进程排名：

bash

top              # 默认每 3 秒刷新
top -d 1         # 每 1 秒刷新
top -p 992 -H    # 只看某进程，-H 显示其线程
top -b -n 1      # 批处理模式，只输出一次（适合脚本/采集）

top 内常用交互键：

按键	作用
`q`	退出
`P` / `M` / `N` / `T`	按 CPU / 内存 / PID / 运行时间排序
`1`	展开每个 CPU 核心的使用率（多核排障常用）
`k` / `r`	给进程发信号 / 调整 nice 值
`f`	自定义显示字段
`z`	切换彩色显示

头部关键指标：

load average: 1分钟, 5分钟, 15分钟 平均负载（正在运行 + 等待 I/O 的进程数，持续超过 CPU 核数说明压力大）；
%Cpu(s)：us 用户态、sy 内核态、id 空闲、wa 等 I/O、st 被虚拟化偷走的时间。

增强版 htop 支持鼠标、滚动、彩色，操作更直观：htop（RHEL 需先启用 EPEL，Ubuntu 直接安装）。

2.3 pstree：进程树

bash

pstree -p              # 树状显示并带 PID
pstree -p | grep nginx # 查看某程序的进程树
pstree zlmggg          # 只看某用户的进程树

2.4 pgrep / pidof：按名查找

bash

pgrep nginx            # 显示名为 nginx 的所有 PID
pgrep -a sshd          # 同时显示完整命令
pgrep -u zlmggg        # 按用户查找
pgrep -f "sshd.*debug" # 匹配完整命令行（正则）

pidof nginx            # 按程序名返回 PID
pidof -s nginx         # 只返回一个

2.5 其他相关工具

内存、I/O、系统整体性能的查看（free、vmstat、iostat、lsof、pmap）属于性能监控范畴，详见系统性能监控。

lsof -i :80：查看谁占用了 80 端口；
lsof -p PID：查看某进程打开的文件；
pmap -x PID：查看进程的内存映射。

三、进程控制

3.1 kill 与信号

kill 通过给进程发送**信号（signal）**来控制它，最常用于终止进程：

bash

kill PID            # 默认发 15 (SIGTERM)，请求进程优雅退出
kill -9 PID         # 发 9 (SIGKILL)，强制杀死，进程无法拒绝
kill -l             # 列出所有信号

常用信号：

编号	名称	含义
1	SIGHUP	挂起；常用于让守护进程重读配置（如 nginx reload）
2	SIGINT	中断，相当于终端按 `Ctrl+c`
3	SIGQUIT	退出，相当于 `Ctrl+\`
9	SIGKILL	强制杀死，不能被捕获/忽略，可能丢数据，慎用
15	SIGTERM	正常终止（默认），进程可捕获并做清理
18	SIGCONT	让暂停的进程继续运行
19	SIGSTOP	暂停进程（不能被忽略）
20	SIGTSTP	终端暂停，相当于 `Ctrl+z`（可被捕获）

9 和 15 的区别

kill -15（默认）是"请你退出"，进程可以先保存数据、关闭连接再走，生产优先用；
kill -9 是"立刻消失"，进程没机会清理，可能留下脏数据、端口未释放等问题；
正确姿势：先 15，等几秒还不退，再上 9。

3.2 killall / pkill：按名批量操作

bash

killall nginx        # 杀掉所有名为 nginx 的进程（默认 15）
killall -9 nginx     # 强杀
pkill -u zlmggg      # 杀掉某用户的所有进程
pkill -f "ping.*baidu" # 按完整命令行匹配

端口被占用想快速找到并处理：lsof -i :80 拿 PID，或直接 fuser -k 80/tcp。

3.3 前台与后台

bash

command &            # 直接放到后台运行（输出仍打到终端）
# 运行中按 Ctrl+z    # 把当前前台进程暂停并放到后台（状态 T）
jobs                 # 查看当前终端的作业列表
fg %1                # 把 1 号后台作业调回前台
bg %1                # 让暂停的 1 号作业在后台继续运行

后台作业仍绑定终端

用 & 放到后台的进程，依然是当前终端的子进程；一旦退出/关闭终端，它会收到 SIGHUP 而被杀掉。要让它脱离终端存活，用下面的方法。

3.4 nohup / setsid / disown

bash

# nohup：忽略 SIGHUP，关闭终端也不死；输出默认写入 nohup.out
nohup ./run.sh > app.log 2>&1 &

# setsid：直接开启新会话，彻底脱离当前终端
setsid ./run.sh &

# disown：把已经在后台跑的作业从 shell 作业表移除，不再受终端影响
./run.sh &
disown

长时间运行、需要随时重新接入的任务，更推荐 screen 或 tmux（可断开后再 attach 回来）。

3.5 优先级：nice / renice

进程的"谦让度"用 nice 值表示，范围 -20 到 19：

值越小，优先级越高（-20 最高，19 最愿意让出 CPU）；
普通用户只能把自己的 nice 往高调（降低优先级），设置负值需要 root。

bash

nice -n 11 ./job.sh          # 启动时指定 nice=11
renice -n -10 -p 3887        # 调整已运行进程（PID 3887）的 nice
ps axo pid,cmd,nice | grep job
top                          # top 里 NI 列就是 nice 值

现代普通进程由 **CFS（完全公平调度器）**调度，nice 值通过"权重"影响分得 CPU 的比例，而不是简单的固定时间片。

3.6 CPU 亲和：taskset

把进程绑定到指定 CPU 核心：

bash

taskset -pc PID                       # 查看进程当前能在哪些核上跑
taskset -cp 0,1 PID                   # 绑定到 0、1 号核
taskset -c 1 ./job.sh                 # 启动时绑定到 1 号核

四、systemd 与 systemctl

4.1 为什么是 systemd

CentOS 7 以前用 SysV init（/etc/init.d/ 脚本），串行启动、启动慢、管理能力弱。systemd 取代了它，成为当前所有主流发行版（RHEL 7+、Rocky、Ubuntu 15.04+、Debian 8+）的初始化系统：

并行启动服务，开机快；
用 Unit（单元） 统一管理服务、挂载、设备、套接字、定时任务等；
自带日志（journald）、依赖管理、按需启动、崩溃自动拉起。

4.2 Unit 的类型

systemd 把一切资源抽象为 Unit，常见类型（以后缀区分）：

后缀	类型	示例
`.service`	服务（最常用）	nginx.service
`.socket`	套接字（按需唤醒服务）	docker.socket
`.target`	目标单元（一组单元的集合，相当于运行级别）	multi-user.target
`.mount` / `.automount`	挂载点 / 自动挂载	data.mount
`.timer`	定时任务（取代 cron 的一部分）	logrotate.timer
`.device`	设备	网卡、磁盘

4.3 systemctl 管理服务

bash

systemctl start nginx        # 启动
systemctl stop nginx         # 停止
systemctl restart nginx      # 重启
systemctl reload nginx       # 重读配置（不中断服务，需服务支持）
systemctl status nginx       # 查看状态（是否运行、最近日志）
systemctl is-active nginx    # 只输出是否在运行（脚本用）
systemctl cat nginx          # 查看该服务的 Unit 文件内容

开机自启：

bash

systemctl enable nginx       # 设置开机自启
systemctl disable nginx      # 取消开机自启
systemctl is-enabled nginx   # 查看是否开机自启
systemctl enable --now nginx # 同时设置自启并立即启动

start 和 enable 是两回事

start/stop 管当前这次运行与否；
enable/disable 管下次开机是否自动启动；
二者互不影响，常常需要配合使用（如 systemctl enable --now nginx）。

4.4 其他常用 systemctl

bash

systemctl list-units --type=service          # 列出已加载的服务
systemctl list-unit-files --type=service     # 列出所有服务及自启状态
systemctl list-units --type=service --state=failed   # 查看启动失败的服务
systemctl daemon-reload                      # 改了 Unit 文件后重新加载
systemctl reboot / poweroff                  # 重启 / 关机
hostnamectl                                  # 查看主机/系统信息
journalctl -u nginx -f                       # 跟踪某服务日志（journald）

官方手册：systemctl、systemd

五、Unit 文件结构

5.1 三个主要段

一个 .service 文件由若干段（section）组成，最核心三段：

ini

[Unit]            # 通用描述与依赖
[Service]         # 服务专属配置
[Install]         # enable/disable 时的安装信息

[Unit] 常用指令：

指令	含义
`Description`	服务的简短描述（status 时显示）
`After=` / `Before=`	启动顺序（在某单元之后/之前启动）
`Wants=`	弱依赖（依赖失败不影响自己）
`Requires=`	强依赖（依赖失败自己也不起）

[Service] 常用指令：

指令	含义
`Type=`	启动类型（见下）
`ExecStart=`	启动服务执行的命令（必须用绝对路径）
`ExecReload=`	reload 时执行的命令
`ExecStop=`	stop 时执行（不写则默认发 SIGTERM）
`Restart=`	异常退出后是否自动重启（`always`/`on-failure`）
`User=` / `Group=`	以哪个用户/组身份运行（安全，别用 root）
`WorkingDirectory=`	工作目录
`Environment=`	设置环境变量

Type 启动类型：

Type	含义
`simple`	默认，ExecStart 启动的进程就是主进程，一直前台运行
`forking`	命令会 fork 出子进程并自己退出（传统守护进程），需配 `PIDFile=`
`oneshot`	一次性任务，跑完就退出（如初始化脚本）
`notify`	服务启动完成后会发通知给 systemd（如 nginx）
`dbus`	取得 D-Bus 名称后才算就绪

[Install] 常用指令：

指令	含义
`WantedBy=multi-user.target`	enable 时挂到哪个 target 下（最常见）

5.2 Unit 文件的位置（优先级）

路径	用途
`/usr/lib/systemd/system/`	软件包安装自带的 Unit（不要手改，升级会被覆盖）
`/etc/systemd/system/`	系统管理员自定义/覆盖，优先级最高
`/run/systemd/system/`	运行时生成，重启即丢

自定义服务放在 /etc/systemd/system/；想改包自带的，用 drop-in 更优雅：

bash

systemctl edit nginx        # 创建 /etc/systemd/system/nginx.service.d/override.conf 覆盖部分配置
systemctl edit --full nginx # 完整复制一份再改

5.3 手写一个服务（完整示例）

假设写了一个应用 /opt/myapp/run.sh，希望以用户 zlmggg 身份运行、开机自启、崩溃自动拉起：

bash

sudo vim /etc/systemd/system/myapp.service

ini

[Unit]
Description=My Application Service
After=network-online.target
Wants=network-online.target

[Service]
Type=simple
User=zlmggg
Group=zlmggg
WorkingDirectory=/opt/myapp
ExecStart=/opt/myapp/run.sh
ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID
Restart=on-failure
RestartSec=5

[Install]
WantedBy=multi-user.target

然后：

bash

sudo systemctl daemon-reload          # 关键：新建/修改 Unit 后必须 reload
sudo systemctl enable --now myapp     # 开机自启并立即启动
systemctl status myapp                # 验证

改了 Unit 文件必须 daemon-reload

systemd 启动时会把 Unit 加载到内存。之后你修改了文件，必须先 systemctl daemon-reload 让它重新读取，否则改动不生效（改 ExecStart 这类配置时尤其明显）。

完整字段手册：systemd.unit、systemd.service

六、target 与运行级别

6.1 target 是什么

.target 是一组相关 Unit 的集合，用来表示系统的某种状态，取代了 SysV 的"运行级别（runlevel）"。

常用 target：

target	含义	对应旧运行级别
`multi-user.target`	多用户命令行模式（服务器默认，无图形界面）	runlevel 3
`graphical.target`	图形界面模式（在 multi-user 基础上加桌面）	runlevel 5
`rescue.target`	救援模式（单用户、最小环境，相当于 1）	runlevel 1
`emergency.target`	紧急模式（连服务都不挂，只读根，最彻底）	—
`reboot.target`	重启	6 / 0

6.2 切换与设置默认 target

bash

systemctl get-default                    # 查看当前默认启动目标
sudo systemctl set-default multi-user.target   # 设置默认命令行（服务器省资源）
sudo systemctl isolate graphical.target  # 本次立即切换到某 target（不改变默认）

云服务器建议用 multi-user.target

服务器跑图形界面会白白占用内存和 CPU，2核2G 的小机器尤其应该保持 multi-user.target（纯命令行），需要图形工具时通过 SSH 隧道转发即可。

七、僵尸进程与孤儿进程

7.1 孤儿进程（Orphan）

父进程先退出，子进程还在运行，这个子进程就成了孤儿。

孤儿进程会被 PID=1 的 systemd 自动"收养"，PPID 变成 1；
孤儿进程继续正常运行，不受影响，systemd 会在它结束后负责回收；
所以孤儿进程基本无害，不用专门处理。

bash

# 演示：父进程退出后，子进程 PPID 变为 1
(sleep 100 &)        # 在子 shell 里启动，父 shell 立刻退出
ps -o pid,ppid,cmd -C sleep

7.2 僵尸进程（Zombie）

子进程已经退出，但父进程没有调用 wait() 回收，子进程的进程描述符（PCB）仍残留在内核里，状态为 Z，命令名后显示 <defunct>。

为什么有害：

僵尸进程已经不占内存、不干活，但仍占用一个 PID 和内核进程表项；
少量无所谓，但大量僵尸会耗尽 PID，导致系统无法创建新进程。

怎么处理：

僵尸进程杀不掉（它已经"死"了，kill -9 对它无效）；
正确做法是处理它的父进程：
- 先 ps -o ppid= -p 僵尸PID 找到父进程；
- 通知父进程回收（给它发信号，或重启/修复父进程，很多时候父进程有 bug 没写 wait）；
- 实在不行 kill 掉父进程，僵尸会被 systemd（1 号进程）接管并回收。
根本解决是修复父进程代码，正确处理子进程退出（SIGCHLD + wait）。

bash

# 排查僵尸
ps aux | grep -w Z          # STAT 为 Z
ps -eo pid,ppid,stat,cmd | awk '$3 ~ /Z/'

典型场景

自己写的多进程程序（或某些有 bug 的服务）没正确回收子进程，重启该服务僵尸即消失；系统正常情况下几乎不会积累僵尸。

面试自测

程序和进程的区别？进程和线程的区别？
PID/PPID 是什么？系统的 1 号进程是谁、负责什么？
说清进程的 R/S/D/T/Z 状态，D 和 S 有什么区别？
kill -9 和 kill -15 的区别？为什么优先用 15？
如何让一个进程在关闭终端后继续运行？（nohup/setsid/disown/screen/tmux）
&、Ctrl+z、jobs、fg、bg 分别干什么？
systemd 相比 SysV init 有什么优势？
systemctl start 和 enable 的区别？
手写一个 systemd service 的完整流程（为什么要 daemon-reload）？
僵尸进程和孤儿进程的成因？僵尸进程为什么杀不掉、怎么处理？
multi-user.target 和 graphical.target 的区别？服务器用哪个？
nice 值范围和含义？普通用户能设负值吗？

进程与服务管理 ​

一、进程概念 ​

1.1 程序与进程 ​

1.2 PID 与父子进程 ​

1.3 进程与线程 ​

1.4 进程状态 ​

1.5 用户空间与内核空间 ​

二、查看进程 ​

2.1 ps：快照查看 ​

2.2 top：动态监控 ​

2.3 pstree：进程树 ​

2.4 pgrep / pidof：按名查找 ​

2.5 其他相关工具 ​

三、进程控制 ​

3.1 kill 与信号 ​

3.2 killall / pkill：按名批量操作 ​

3.3 前台与后台 ​

3.4 nohup / setsid / disown ​

3.5 优先级：nice / renice ​

3.6 CPU 亲和：taskset ​

四、systemd 与 systemctl ​

4.1 为什么是 systemd ​

4.2 Unit 的类型 ​

4.3 systemctl 管理服务 ​

4.4 其他常用 systemctl ​

五、Unit 文件结构 ​

5.1 三个主要段 ​

5.2 Unit 文件的位置（优先级） ​

5.3 手写一个服务（完整示例） ​

六、target 与运行级别 ​

6.1 target 是什么 ​

6.2 切换与设置默认 target ​

七、僵尸进程与孤儿进程 ​

7.1 孤儿进程（Orphan） ​

7.2 僵尸进程（Zombie） ​

面试自测 ​

相关速查 ​

进程与服务管理

一、进程概念

1.1 程序与进程

1.2 PID 与父子进程

1.3 进程与线程

1.4 进程状态

1.5 用户空间与内核空间

二、查看进程

2.1 ps：快照查看

2.2 top：动态监控

2.3 pstree：进程树

2.4 pgrep / pidof：按名查找

2.5 其他相关工具

三、进程控制

3.1 kill 与信号

3.2 killall / pkill：按名批量操作

3.3 前台与后台

3.4 nohup / setsid / disown

3.5 优先级：nice / renice

3.6 CPU 亲和：taskset

四、systemd 与 systemctl

4.1 为什么是 systemd

4.2 Unit 的类型

4.3 systemctl 管理服务

4.4 其他常用 systemctl

五、Unit 文件结构

5.1 三个主要段

5.2 Unit 文件的位置（优先级）

5.3 手写一个服务（完整示例）

六、target 与运行级别

6.1 target 是什么

6.2 切换与设置默认 target

七、僵尸进程与孤儿进程

7.1 孤儿进程（Orphan）

7.2 僵尸进程（Zombie）

面试自测

相关速查