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blog add linux
This commit is contained in:
linlongchen
@@ -1,14 +1,49 @@
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Linux服务端开发工作这5年，我把这些珍藏的linux命令告诉你
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工作5年，我总结了这些分析Linux进程的方法，全都告诉你。
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一般的Linux使用者只需要掌握基础操作命令即可，比如`cd`、`ls`、`rm`等，作为开发人员，如果你想成为一名Linux开发人员，不可避免的需要用到一些更高级的命令，作为后端开发人员，我总结了下面这些开发工作中，使用非常频繁的Linux命令，有了他们相信能帮你事半功倍，工具用的好，下班下的早。
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进程是学计算机的人都要接触的基本概念，抛开那些纯理论的操作系统底层实现，在Linux下做软件开发这么多年，每次程序运行出现问题，都要一步一步分析进程各种状态，去排查问题出在哪里，这次lemon带你在Linux环境下实操，探究Linux进程的那些秘密。
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## 何为进程
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首先我们说下程序的概念，程序是一些保存在磁盘上的指令的有序集合，是静态的。进程是程序执行的过程，包括了动态创建、调度和消亡的整个过程，它是程序资源管理的最小单位。
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线程是操作操作系统能够进行运算调度的最小单位。大部分情况下，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位「引用维基百科」。一个进程内可以包含多个线程。
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认识进程第一步，找到进程PID ( Process IDentity )。
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## ps
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`report a snapshot of the current processes.` 列出当前系统进程的一个快照报告。
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最基本的当然是ps这个命令啦，这个大家应该都知道，小白别以为是Photoshop哈，不知道我下面给大家简单介绍一下，一般用法是`ps -ef`列出系统内经常信息，通常都会带管道`grep`出自己感兴趣的进程，像这样`ps -ef|grep intresting`第一列PID代表进程号，PPID（parent process ID）代表父进程号。
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```
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$ps -ef
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UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD
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root 1 0 0 2018 ? 00:04:22 /sbin/init
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root 2 0 0 2018 ? 00:00:00 [kthreadd]
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root 3 2 0 2018 ? 00:00:29 [ksoftirqd/0]
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root 5 2 0 2018 ? 00:00:00 [kworker/0:0H]
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root 7 2 0 2018 ? 00:02:05 [migration/0]
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root 8 2 0 2018 ? 00:00:00 [rcu_bh]
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root 9 2 0 2018 ? 00:00:00 [rcuob/0]
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root 10 2 0 2018 ? 00:00:00 [rcuob/1]
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```
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认识进程第二步，让我看看你都交了哪些朋友（系统调用）。
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## strace
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`strace - trace system calls and signals`
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`strace - trace system calls and signals` 跟踪进程内部的系统调用和信号
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strace后面跟着启动一个进程，你可以跟踪启动后进程的系统调用和信号，有了这个命令可以看到进程执行时候都调用了哪些系统调用，通过指定不同的选项可以输出系统调用发生的时间，精度可以精确到微秒，甚至还可以统计分析系统调用的耗时，这个用法排查问题的时候很有用，能帮你发现进程卡在哪个系统调用上。已经在运行的进程也可以指定`-p`参数加`pid`像`gdb attach`那样附着上去跟踪。
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`strace`后面跟着启动一个进程，你就可以跟踪启动后进程的系统调用和信号，有了这个命令可以看到进程执行时候都调用了哪些系统调用，通过指定不同的选项可以输出系统调用发生的时间，精度可以精确到微秒，甚至还可以统计分析系统调用的耗时，这在排查进程假死问题的时候很有用，能帮你发现进程卡在哪个系统调用上。已经在运行的进程也可以指定`-p`参数加`pid`像`gdb attach`那样附着上去跟踪。
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> 什么是系统调用？**系统调用**（英语：system call），指运行在用户空间]的程序向[操作系统内核请求需要更高权限运行的服务。系统调用提供用户程序与操作系统之间的接口。
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> 什么是系统调用？**系统调用**（英语：system call），指运行在「用户态」的程序向操作系统「内核态」请求需要更高权限运行的服务。系统调用提供用户程序与操作系统之间的接口。
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```shell
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$strace ./time_test
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@@ -40,8 +75,6 @@ access("/etc/ld.so.preload", R_OK) = 0
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open("/etc/ld.so.preload", O_RDONLY) = 3
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fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=18, ...}) = 0
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mmap(NULL, 18, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f5a3ac99000
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close(3) = 0
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readlink("/proc/self/exe", "/data/linlongchen/test/time_test", 4096) = 32
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```
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```
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@@ -67,19 +100,141 @@ time: 2020-03-26 20:20:17
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-nan 0.000000 0 1 execve
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-nan 0.000000 0 4 fcntl
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-nan 0.000000 0 1 getcwd
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-nan 0.000000 0 3 readlink
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-nan 0.000000 0 1 getuid
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-nan 0.000000 0 1 getppid
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-nan 0.000000 0 1 arch_prctl
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------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
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```
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认识进程第三步，让我看看你带的小弟们（线程）。
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## pstack
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`print a stack trace of a running process`
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`print a stack trace of a running process` 打印出运行中程序的堆栈信息。
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执行命令`pstack pid` 你能看到当前线程运行中的堆栈信息，其中的pid可用之前的`ps`命令获得，`pstack`可以看到进程内启动的线程号，每个进程内线程的堆栈内容也能看到。
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```shell
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$ pstack 11822
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Thread 4 (Thread 0x7f1eab4ec700 (LWP 11838)):
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#0 0x00007f1eb69a0bb3 in select () from /lib64/libc.so.6
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Thread 3 (Thread 0x7f1eaaceb700 (LWP 11839)):
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#0 0x00007f1eb69a0bb3 in select () from /lib64/libc.so.6
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Thread 2 (Thread 0x7f1eaa4ea700 (LWP 11840)):
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#0 0x00007f1eb69a9d23 in epoll_wait () from /lib64/libc.so.6
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Thread 1 (Thread 0x7f1eb825c400 (LWP 11822)):
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#0 0x00007f1eb69a9d23 in epoll_wait () from /lib64/libc.so.6
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#1 0x000000000043ab14 in PollerWraper::WaitPollEvents (this=0x1ca4790, timeout=-1) at ../comm/pollwraper.cpp:11
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```
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看到上面打印出的LWP了吗，这里是个知识点， LPW是指`Light-weight process` 轻量级线程。引申知识：
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> 1. Linux中没有真正的线程
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> 2. Linux中没有的线程`Thread`是由进程来模拟实现的所以称作：轻量级进程
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> 3. 进程是分配资源（资源管理）的最小单元，线程是调度资源（程序执行）的最小单元（这里不考虑协程）
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认识进程第四步，让小弟们（线程）出来排个队。
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## pstree
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`pstree - display a tree of processes` pstree按树形结构打印运行中进程结构信息
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可以直观的查看进程和它启动的线程的关系，并能显示进程标识。
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```
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pstree -p 11822
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query_test(11822)-+-{query_test}(11838)
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|-{query_test}(11839)
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`-{query_test}(11840)
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```
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认识线程第五步，是死（进程崩溃）是活（进程运行中）我都要知道你的秘密。
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## gdb
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gdb是GNU开发的gcc套件中Linux下程序调试工具，你可以查看程序的堆栈、设置断点、打印程序运行时信息，甚至还能调试多线程程序，功能十分强大。
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在这里把gdb当成一个命令来讲有点大材小用了，要详细说gdb的话，完全可以撑起一篇文章的篇幅，这里长话短说，有机会再开一篇文章详细介绍下它。
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### 使用
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要用gdb调试C/C++程序首先编译的时候要加`-g`选项，`g++ -g test.cpp -o test`这样生成的程序就可以用gdb来调试啦。
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1. 可以直接用gdb启动程序调试，命令：`gdb prog`
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2. 用gdb附着到一个已经启动的进程上调试也可以。命令：`gdb prog pid`
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3. 程序崩溃之后参数corefile也可以用gdb调试，看看程序死掉之前留了什么遗言（堆栈信息）给你。命令：`gdb prog corefile`，这里有一点需要注意，有些Linux系统默认程序崩溃不生成`corefile`，这时你需要`ulimit -c unlimited`这样就能生成`corefile`了。
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```shell
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(gdb) attach 22861
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(gdb) info threads // 查看线程信息, *代表当前调试的线程
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5 Thread 0x881fbb70 (LWP 22876) 0x007da424 in __kernel_vsyscall ()
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4 Thread 0x86ef8b70 (LWP 22877) 0x007da424 in __kernel_vsyscall ()
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3 Thread 0x864f7b70 (LWP 22878) 0x007da424 in __kernel_vsyscall ()
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2 Thread 0x85af6b70 (LWP 22879) 0x007da424 in __kernel_vsyscall ()
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* 1 Thread 0x93a9c6d0 (LWP 22861) 0x007da424 in __kernel_vsyscall ()
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(gdb) bt //显示调用堆栈bt -- Print backtrace of all stack frames
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#0 0x007da424 in __kernel_vsyscall ()
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#1 0x05a1b996 in nanosleep () from /usr/local/lib/libc.so.6
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#2 0x05a55aec in usleep () from /usr/local/lib/libc.so.6
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#3 0x93ad4ad6 in WaitForExit () at test.cpp:242
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#4 0x0807c5da in main (argc=1, argv=0xbffa92f4) at /test/main.cpp:58
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(gdb) thread apply 1 bt //切换到线程1
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Thread 1 (Thread 0x93a9c6d0 (LWP 22861)):
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#0 0x007da424 in __kernel_vsyscall ()
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#1 0x05a1b996 in nanosleep () from /usr/local/lib/libc.so.6
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#2 0x05a55aec in usleep () from /usr/local/lib/libc.so.6
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#3 0x93ad4ad6 in WaitForExit () at Vos.cpp:242
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#4 0x0807c5da in main (argc=1, argv=0xbffa92f4) at /test/main.cpp:58
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```
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认识进程第六步，关于你的所有，我都想知道。
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## 更近一步
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通过/proc/pid文件了解进程的运行时信息和统计信息。/proc系统是一个伪文件系统，它只存在内存当中，而不占用外存空间，以文件系统的方式为内核与进程提供通信的接口。进入系统/proc目录：
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/proc目录下有很多以数字命名的目录，每个数字代表进程号PID它们是进程目录。系统中当前运行的每一个进程在/proc下都对应一个以进程号为目录名的目录/proc/pid，它们是读取进程信息的接口，我们可以进到这个文件里面，了解进程的运行时信息和统计信息。
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### 高频使用统计
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`/proc/pid`目录下的有一些重要文件，挑几个使用频率高的讲一讲。
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`/proc/pid/environ` 包含了进程的可用环境变量的列表 。程序出问题了如果不确定环境变量是否设置生效，可以`cat`这个文件出来查看确认一下。
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`/proc/pid/fd/` 这个目录包含了进程打开的每一个文件的链接。从这里可以查看进程打开的文件描述符信息，包括标准输入、输出、错误流，进程打开的`socket`连接文件描述符也能看到，`lsof`命令也有类似的作用。
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`/proc/pid/stat`包含了进程的所有状态信息，进程号、父进程号、 线程组号、 该任务在用户态运行的时间 、 该任务在用内核态运行的时间、 虚拟地址空间的代码段、 阻塞信号的位图等等信息应有尽有。
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### 其他统计
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/proc/pid/cmdline 包含了用于开始进程的命令
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/proc/pid/cwd包含了当前进程工作目录的一个链接
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/proc/pid/exe 包含了正在进程中运行的程序链接
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/proc/pid/mem 包含了进程在内存中的内容
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/proc/pid/statm 包含了进程的内存使用信息
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## reference
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https://man.linuxde.net/gdb
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https://blog.csdn.net/dan15188387481/article/details/49450491
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https://blog.csdn.net/m0_37925202/article/details/78759408
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https://blog.csdn.net/enweitech/article/details/53391567
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