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Gestione dei processi

In questo capitolo imparerai come lavorare con i processi.

Obiettivi : In questo capitolo, futuri amministratori Linux impareranno come:

✔ Riconoscere il PID e il PPID di un processo;
✔ Visualizzare e cercare processi;
✔ Gestire i processi.

🏁 processi, linux

Conoscenza: ⭐ ⭐
Complessità: ⭐

Tempo di lettura: 20 minuti

Generalità

Un sistema operativo è costituito da processi. Questi processi sono eseguiti in un ordine specifico e sono correlati tra loro. Ci sono due categorie di processi, quelli focalizzati sull'ambiente utente e quelli focalizzati sull'ambiente hardware.

Quando viene eseguito un programma, Il sistema creerà un processo posizionando i dati del programma e il codice in memoria e creando una runtime stack. Un processo è quindi un'istanza di un programma con un ambiente di processore associato (contatore ordinale, registri, etc...) e ambiente di memoria.

Ogni processo ha:

  • un PID : Process IDentifier, un identificatore di processo unico
  • un PPID : Parent Process IDentifier, identificatore univoco del processo genitore

Da filiazioni successive, il processo init è il padre di tutti i processi.

  • Un processo è sempre creato da un processo genitore
  • Un processo genitore può avere più processi figlio

C'è una relazione genitore/figlio tra i processi. Un processo figlio è il risultato del processo genitore che chiama il fork () iniziale e duplicando il proprio codice crea un processo figlio. Il PID del processo figlio viene restituito al processo genitore in modo che possa comunicare. Ogni processo figlio ha l'identificatore del suo processo genitore, il PPID.

Il numero PID rappresenta il processo al momento dell'esecuzione. Quando il processo finisce, il numero è di nuovo disponibile per un altro processo. Eseguendo lo stesso comando più volte produrrà un diverso PID ogni volta.!!! Note "Nota"

I processi non devono essere confusi con i _threads_. Ogni processo ha il proprio contesto di memoria (risorse e spazio di indirizzamento), mentre il threads dello stesso processo condivide lo stesso contesto.

Visualizzazione dei processi

Il comando ps visualizza lo stato dei processi in esecuzione. 

ps [-e] [-f] [-u login]

Esempio: 

# ps -fu root

Opzione Descrizione
-e Visualizza tutti i processi.
-f Visualizza ulteriori informazioni.
-u login Visualizza i processi dell'utente.

Alcune opzioni aggiuntive:

Opzione Descrizione
-g Visualizza i processi nel gruppo.
-t tty Visualizza i processi in esecuzione dal terminale.
-p PID Visualizza le informazioni del processo.
-H Visualizza le informazioni in una struttura ad albero.
-I Visualizza ulteriori informazioni.
--sort COL Ordina il risultato secondo una colonna.
--headers Visualizza l'intestazione su ogni pagina del terminale.
--format "%a %b %c" Personalizza il formato di visualizzazione dell'uscita.

Senza un'opzione specificata, il comando ps visualizza solo i processi in esecuzione sul terminale corrente.

Il risultato viene visualizzato in colonne:

# ps -ef
UID  PID PPID C STIME  TTY TIME      CMD
root 1   0    0 Jan01  ?   00:00/03  /sbin/init
Colonna Descrizione
UID Utente proprietario.
PID Identificatore di processo.
PPID Identificatore del processo genitore.
C Priorità del processo.
STIME Data e ora di esecuzione.
TTY Terminale di esecuzione.
TIME Durata di elaborazione.
CMD Comando eseguito.

Il comportamento del controllo può essere completamente personalizzato:

# ps -e --format "%P %p %c %n" --sort ppid --headers
 PPID   PID COMMAND          NI
    0     1 systemd           0
    0     2 kthreadd          0
    1   516 systemd-journal   0
    1   538 systemd-udevd     0
    1   598 lvmetad           0
    1   643 auditd           -4
    1   668 rtkit-daemon      1
    1   670 sssd              0

Tipi di processi

Il processo dell'utente:

  • è iniziato da un terminale associato a un utente
  • accede alle risorse tramite richieste o daemons

I processi di sistema sono quindi chiamati daemons (Disk And Execution MONitor)

  • è iniziato dal sistema
  • non è associato a nessun terminale, ed è di proprietà di un utente di sistema (spesso root);
  • è caricato al momento dell'avvio, risiede in memoria, e sta aspettando una chiamata
  • è solitamente identificato dalla lettera d associato al nome del processo

I processi di sistema sono quindi chiamati daemons (Disk And Execution MONitor).

Autorizzazioni e diritti

Quando viene eseguito un comando, le credenziali dell'utente sono passate al processo creato.

Per impostazione predefinita., l'attuale UID e GID (del processo) sono quindi identici al effettivo UID e GID (il UID e GID dell'utente che ha eseguito il comando).

Quando un SUID (e/o SGID) è impostato su un comando, l'attuale UID (e/o GID) diventa quello del proprietario (e/o gruppo proprietario) del comando e non più quello dell'utente o del gruppo di utenti che ha emesso il comando. Effettivo e reale UIDs sono quindi differenti.

Ogni volta che si accede a un file, il sistema controlla i diritti del processo in base ai suoi effettivi identificatori.

Gestione dei processi

Un processo non può essere eseguito indefinitamente, perchè questo sarebbe a discapito di altri processi in esecuzione e impedirebbe il multitasking.

Il tempo totale di elaborazione disponibile è quindi diviso in piccoli intervalli, e ogni processo (con una priorità) accede al processore in modo sequenziale. Il processo prenderà diversi stati durante la sua vita tra gli stati:

  • pronto: in attesa della disponibilità del processo
  • in esecuzione: accede al processore
  • sospeso: aspettando un I/O (input/output);
  • fermato: aspettando un segnale da un altro processo
  • zombie: richiesta di distruzione
  • morto: il padre del processo chiude il suo processo figlio

La sequenza di chiusura del processo è la seguente:

  1. Chiusura dei file aperti
  2. Rilascio della memoria usata
  3. Invio di un segnale ai processi genitore e figlio

Quando un processo genitore muore, si dice che i suoi processi figli sono orfani. Sono quindi adottati dal processo init che li distruggerà.

La priorità di un processo

Il processore funziona in condivisione del tempo (time sharing) con ogni processo occupando una determinata quantità di tempo del processore.

I processi sono classificati per priorità il cui valore varia da -20 (la massima priorità) a +19 (la priorità più bassa).

La priorità predefinita di un processo è 0.

Modalità di funzionamento

I processi possono essere eseguiti in due modi:

  • sincrona: l'utente perde l'accesso alla shell durante l'esecuzione del comando. Il prompt dei comandi riappare alla fine dell'esecuzione del processo.
  • asincrona: il processo viene elaborato in background. Il prompt dei comandi viene visualizzato di nuovo immediatamente.

I vincoli della modalità asincrona:

  • il comando o lo script non devono attendere l'input della tastiera
  • il comando o lo script non devono restituire alcun risultato sullo schermo
  • lasciare che la shell termini il processo

Controlli per la gestione dei processi

comando kill

Il comando kill invia un segnale di arresto a un processo.

kill [-signal] PID

Esempio:

$ kill -9 1664
Codice Segnale Descrizione
2 SIGINT Arresto immediato del processo
9 SIGKILL Interruzione del processo (CTRL + D)
15 SIGTERM Arresto pulito del processo
18 SIGCONT Riprendere il processo
19 SIGSTOP Sospendere il processo

I segnali sono i mezzi di comunicazione tra i processi. Il comando kill invia un segnale a un processo.

Suggerimento

L'elenco completo dei segnali presi in considerazione dal comando kill è disponibile digitando il comando :

$ man 7 signal

comando nohup

nohup consente il lancio di un processo indipendentemente da una connessione.

comando nohup

Esempio:

$ nohup myprogram.sh 0</dev/null &

nohup ignora il segnale SIGHUP inviato quando un utente si disconnette.

Domanda

nohup gestisce l'output standard e l'errore, ma non l'input standard, quindi il reindirizzamento di questo input a /dev/null.

[CTRL] + [Z]

Premendo la combinazione CTRL + Z contemporaneamente, il processo sincrono è temporaneamente sospeso. L'accesso al prompt viene ripristinato dopo aver visualizzato il numero del processo che è stato appena sospeso.

istruzione &

La dichiarazione & esegue il comando in modo asincrono (il comando viene quindi chiamato job) e visualizza il numero di job. L'accesso al prompt viene quindi restituito.

Esempio:

$ time ls -lR / > list.ls 2> /dev/null &
[1] 15430
$

Il numero job è ottenuto durante l'elaborazione in background e viene visualizzato in parentesi quadre, seguito dal numero di PID.

comandi fg e bg

Il comando fg mette il processo in primo piano:

$ time ls -lR / > list.ls 2>/dev/null &
$ fg 1
time ls -lR / > list.ls 2/dev/null

mentre il comando bg lo colloca in background:

[CTRL]+[Z]
^Z
[1]+ Stopped
$ bg 1
[1] 15430
$

Se è stato messo in background quando è stato creato con l'argomento & o più tardi con la combinazione CTRL +Z, un processo può essere riportato in primo piano con il comando fg e il suo numero di lavoro.

comando jobs

Il comando jobs visualizza l'elenco dei processi in esecuzione in background e specifica il loro numero di lavoro.

Esempio:

$ jobs
[1]- Running    sleep 1000
[2]+ Running    find / > arbo.txt

Le colonne rappresentano:

  1. numero di lavoro
  2. l'ordine in cui i processi sono in esecuzione
  3. un + : questo processo è il prossimo processo da eseguire per impostazione predefinita con fg o bg
  4. un - : questo processo è il prossimo processo a prendere il + +
  5. Running (processo in esecuzione) o Stopped (processo sospeso).
  6. il comando

comandi nice e renice

Il comando nice consente l'esecuzione di un comando specificando la sua priorità.

comando nice priority

Esempio:

$ nice -n+15 find / -name "file"

A differenza di root, un utente standard può solo ridurre la priorità di un processo. Saranno accettati solo valori tra +0 e +19.

Suggerimento

Quest'ultima limitazione può essere eliminata per utente o per gruppo modificando il file /etc/security/limits.conf.

Il comando renice ti consente di modificare la priorità di un processo di esecuzione.

renice priority [-g GID] [-p PID] [-u UID]

Esempio:

$ renice +15 -p 1664
| Opzione | Descrizione | | ------- | ------------------------------------------- | | -g | GID del gruppo proprietario del processo. | | -p | PID del processo. | | -u | UID del proprietario del processo. |

Il comando renice agisce sui processi già in esecuzione. È quindi possibile modificare la priorità di un processo specifico, ma anche di diversi processi appartenenti a un utente o un gruppo.

Suggerimento

Il comando pidof, associato al comando xargs (vedi il corso Comandi avanzati), permette di applicare una nuova priorità in un singolo comando:

$ pidof sleep | xargs renice 20

comando top

Il comando top visualizza i processi e il loro consumo di risorse.

$ top
PID  USER PR NI ... %CPU %MEM  TIME+    COMMAND
2514 root 20 0       15    5.5 0:01.14   top
Colonna Descrizione
PID Identificatore del processo.
USER Utente proprietario.
PR Priorità del processo.
NI Valore di Nice.
%CPU Carico del processore.
%MEM Carico di memoria.
TIME+ Tempo di utilizzo del processore.
COMMAND Comando eseguito.

Il comando top consente il controllo dei processi in tempo reale e in modalità interattiva.

comandi pgrep e pkill

Il comando pgrep cerca i processi in esecuzione per un nome di processo e visualizza il PID che soddisfa i criteri di selezione sull'output standard.

Il comando pkill invierà il segnale specificato (per impostazione predefinita SIGTERM) ad ogni processo.

pgrep process
pkill [-signal] process

Esempi:

  • Ottenere il numero di processo di sshd:
$ pgrep -u root sshd
  • Termina tutti i processi tomcat:
$ pkill tomcat
Ultimo aggiornamento: June 26, 2023