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操作系統「進程」是學計算機都要接觸的基本概念，拋開那些純理論的操作系統底層實現，在Linux下做軟件開發這麼多年，每次程序運行出現問題，都要一步一步分析進程各種狀態，去排查問題出在哪裏，這次lemon帶你在Linux環境下實操，一步步探究揭開「Linux進程」的那些祕密。
何爲進程
首先我們說下「程序」的概念，程序是一些保存在磁盤上的指令的有序集合，是靜態的。進程是程序執行的過程，包括了動態創建、調度和消亡的整個過程，它是程序資源管理的最小單位。
線程是操作操作系統能夠進行運算調度的最小單位。大部分情況下，它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位，一個進程內可以包含多個線程，是資源調度的最小單位。[引用維基百科]
探究進程第一步，你在嗎？還好嗎？
ps
report a snapshot of the current processes. 列出當前系統進程的快照。
找到進程PID ( Process IDentity )，pid唯一標識一個進程。用ps這個命令，這個命令大家應該都知道吧，對於小白用戶，首先他不是Photoshop。
給大家簡單介紹一下，一般用法是ps -ef列出系統內經常信息，通常都會帶管道grep出自己感興趣的進程，像這樣ps -ef|grep intresting第一列PID代表進程號，PPID（parent process ID）代表父進程號。
探究進程第二步，讓我看看你都交了哪些朋友（系統調用 & 信號）
strace
trace system calls and signals 跟蹤進程內部的系統調用和信號
什麼是「系統調用」？系統調用（system call），指運行在「用戶態」的程序向操作系統「內核態」請求需要更高權限運行的服務，系統調用提供用戶程序與操作系統之間的接口。
strace後面跟着啓動一個進程，可以跟蹤啓動後進程的系統調用和信號，這個命令可以看到進程執行時候都調用了哪些系統調用，通過指定不同的選項可以輸出系統調用發生的時間，精度可以精確到微秒，甚至還可以統計分析系統「調用的耗時」，這在排查進程假死問題的時候很有用，能幫你發現進程卡在哪個系統調用上。已經在運行的進程也可以指定-p參數加pid像gdb attach那樣附着上去跟蹤。
探究進程第三步，讓我看看你帶的小弟們（線程）。
pstack
print a stack trace of a running process 打印出運行中程序的堆棧信息。
執行命令pstack pid 你能看到當前線程運行中的堆棧信息，其中的pid可用之前的ps命令獲得，pstack可以看到進程內啓動的線程號，每個進程內線程的「堆棧」內容也能看到。
看到上面打印出的LWP了嗎，這裏是個知識點， LPW是指Light-weight process 輕量級線程。引申知識：
- Linux中沒有真正的線程
- Linux中沒有的線程
Thread是由進程來模擬實現的所以稱作：輕量級進程- 進程是「資源管理」的最小單元，線程是「資源調度」的最小單元（這裏不考慮協程）
探究進程第四步，讓小弟們（線程）出來排個隊吧。
pstree
display a tree of processes pstree按樹形結構打印運行中進程結構信息
可以直觀的查看進程和它啓動的線程的關係，並能顯示進程標識。
探究進程第五步，是死（進程崩潰）是活（進程運行中）我都要知道你的祕密（堆棧幀 & 上下文）。
gdb
gdb是GNU開發的gcc套件中Linux下程序調試工具，你可以查看程序的堆棧、設置斷點、打印程序運行時信息，甚至還能調試多線程程序，功能十分強大。
在這裏把gdb當成一個命令來講有點大材小用，要詳細說gdb的話，完全可以撐起一篇文章的篇幅，這裏長話短說，有機會再開一篇文章詳細介紹下它。
使用
要用gdb調試C/C++程序首先編譯的時候要加-g選項，g++ -g test.cpp -o test這樣生成的程序就可以用gdb來調試啦。
- 可以直接用gdb啓動程序調試，命令：
gdb prog - 用gdb附着到一個已經啓動的進程上調試也可以。命令：
gdb prog pid - 程序崩潰之後參數corefile也可以用gdb調試，看看程序死掉之前留了什麼遺言（堆棧信息）給你。命令：
gdb prog corefile，這裏有一點需要注意，有些Linux系統默認程序崩潰不生成corefile，這時你需要ulimit -c unlimited這樣就能生成corefile了。
探究進程第六步，關於你的所有，我都想知道。
更近一步
通過/proc/pid文件瞭解進程的運行時信息和統計信息。/proc系統是一個僞文件系統，它只存在內存當中，而不佔用外存空間，以文件系統的方式爲內核與進程提供通信的接口。進入系統/proc目錄：
/proc目錄下有很多以數字命名的目錄，每個數字代表進程號PID它們是進程目錄。系統中當前運行的每一個進程在/proc下都對應一個以進程號爲目錄名的目錄/proc/pid，它們是讀取進程信息的接口，我們可以進到這個文件裏面，瞭解進程的運行時信息和統計信息。
高頻使用
/proc/pid目錄下的有一些重要文件，挑幾個使用頻率高的講一講。
/proc/pid/environ 包含了進程的可用環境變量的列表 。程序出問題瞭如果不確定環境變量是否設置生效，可以cat這個文件出來查看確認一下。
/proc/pid/fd/ 這個目錄包含了進程打開的每一個文件的鏈接。從這裏可以查看進程打開的文件描述符信息，包括標準輸入、輸出、錯誤流，進程打開的socket連接文件描述符也能看到，lsof命令也有類似的作用。
/proc/pid/stat包含了進程的所有狀態信息，進程號、父進程號、 線程組號、 該任務在用戶態運行的時間 、 該任務在用內核態運行的時間、 虛擬地址空間的代碼段、 阻塞信號的位圖等等信息應有盡有。
其他統計
/proc/pid/cmdline 包含了用於開始進程的命令
/proc/pid/cwd包含了當前進程工作目錄的一個鏈接
/proc/pid/exe包含了正在進程中運行的程序鏈接
/proc/pid/mem包含了進程在內存中的內容
/proc/pid/statm包含了進程的內存使用信息
總結一下
好了，一頓操作下來，你對進程和它背後的祕密你已經非常瞭解了，下次我們的好朋友「進程」如果遇到了什麼問題（崩潰coredump、假死、阻塞、系統調用超時、文件描述符異常），你應該知道如何幫它處理了吧！我們來總結一下：
- ps查看進程id，看看進程還在不在以及進程狀態
- 如果在的話
strace、psstack看下進程當前信息，是不卡死在哪個位置，對比各幀最後調用信息找到異常點 - 如果進程不再了，如果有
corefile文件，直接上gdb查看corefile信息 - 其他疑難雜症懷疑進程狀態信息的時候，看看
/proc/pid下面的進程狀態信息，可能會給你啓發。 - 最後，如果以上都不行，閉目祈禱吧！
寫在最後
今天的分享希望對你有幫助，祝大家寫的服務永不宕機，從不coredump，讓上面教你的操作吃灰去吧。
最後，感謝各位的閱讀。文章的目的是分享對知識的理解，技術類文章我都會反覆求證以求最大程度保證準確性，若文中出現明顯紕漏也歡迎指出，我們一起在探討中學習。
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