Linux下进程信息/proc/pid/status的深入分析

这里我们主要介绍进程的状态,进程的状态可以通过/proc/PID/status来查看,也可以通过/proc/PID/stat来查看. 如果说到工具大家用的最多的ps也可以看到进程的信息.这里我们通过/proc/PID/status来分析进程的信息. 在2.6.18之后的内核,多了capibilty/cpusets等信息.
查看进程状态信息如下: more status  Name:   rsyslogd State:  S (sleeping) Tgid:   987 Pid:    987 PPid:   1 TracerPid:      0 Uid:    0       0       0       0 Gid:    0       0       0       0 Utrace: 0 FDSize: 32 Groups: VmPeak:    36528 kB VmSize:    36528 kB VmLck:         0 kB VmHWM:      1432 kB VmRSS:      1420 kB VmData:    33980 kB VmStk:        88 kB VmExe:       320 kB VmLib:      2044 kB VmPTE:        56 kB VmSwap:        0 kB Threads:        3 SigQ:   1/7954 SigPnd: 0000000000000000 ShdPnd: 0000000000000000 SigBlk: 0000000000000000 SigIgn: 0000000001001206 SigCgt: 0000000180014c21 CapInh: 0000000000000000 CapPrm: ffffffffffffffff CapEff: ffffffffffffffff CapBnd: ffffffffffffffff Cpus_allowed:   3 Cpus_allowed_list:      0-1 Mems_allowed:   1 Mems_allowed_list:      0 voluntary_ctxt_switches:        1 nonvoluntary_ctxt_switches:     0


Name:   rsyslogd 解释:进程名


State:  S (sleeping) 解释:进程的状态我们前文已经做了很详细的分析,各进程的状态代表的意义如下: R (running)", "S (sleeping)", "D (disk sleep)", "T (stopped)", "T(tracing stop)", "Z (zombie)", or "X (dead)"


Tgid:   987 解释:Tgid是线程组的ID,一个线程一定属于一个线程组(进程组).


Pid:    987 解释:这个是进程的ID,更准确的说应该是线程的ID. 例如: UID        PID  PPID   LWP  C NLWP STIME TTY          TIME CMD root       987     1   987  0    3 00:18 ?        00:00:00 /sbin/rsyslogd -c 4 root       987     1   989  0    3 00:18 ?        00:00:00 /sbin/rsyslogd -c 4 root       987     1   990  0    3 00:18 ?        00:00:00 /sbin/rsyslogd -c 4 注: /proc/pid/status中的Pid就是ps命令的LWP列输出,PID一列其实是进程组,而LWP是轻量级进程,也就是线程,因为所有的进程必须一个线程,那就是它自己.


PPid:   1 解释:当前进程的父进程


TracerPid:      0 解释:跟踪当前进程的进程ID,如果是0,表示没有跟踪. 例如: 用strace跟踪top程序 strace top
查看top进程 ps -axjf PPID   PID  PGID   SID TTY      TPGID STAT   UID   TIME COMMAND  2491  2500  2500  2491 pts/2     2500 S+       0   0:00          \_ strace top  2500  2501  2500  2491 pts/2     2500 S+       0   0:00              \_ top
查看top进程的TracerPid位 cat /proc/2501/stat stat    statm   status   test1:/proc/2431# cat /proc/2501/status  Name:   top State:  S (sleeping) Tgid:   2501 Pid:    2501 PPid:   2500 TracerPid:      2500


Uid:    0       0       0       0 Gid:    0       0       0       0 解释: 第一列数字(RUID):实际用户ID,指的是进程执行者是谁. 第二列数字(EUID):有效用户ID,指进程执行时对文件的访问权限. 第三列数字(SUID):保存设置用户ID,作为effective user ID的副本,在执行exec调用时后能重新恢复原来的effectiv user ID. 第四列数字(FSUID):目前进程的文件系统的用户识别码.一般情况下,文件系统的用户识别码(fsuid)与有效的用户识别码(euid)是相同的. 这里重点说明RUID和EUID,我们用test用户启动top,如下: 终端1) su - test top
查看该进程的EUID和RUID,如下: 终端2) cat /proc/`pgrep top|grep -v grep`/status 前面略 Uid:    1002    1002    1002    1002 Gid:    1003    1003    1003    1003 后面略
注:这里我们看到进程的RUID和EUID都变成了1002.
我们将程序top加上setuid权限,如下: chmod +s /usr/bin/top
重新运行top程序,并查看它的RUID和EUID,如下: cat /proc/`pgrep top|grep -v grep`/status 前面略 Uid:    1002    0       0       0 Gid:    1003    0       0       0 后面略
注:我们看到RUID还是1002,说明程序是由test用户(UID=1002)启动的,而程序设定了setuid,那么在程序运行时是用程序的owner权限来运行程序,而不是启动的用户权限. 由于top的owner是root,那么它的EUID是0.


FDSize: 32 解释: FDSize是当前分配的文件描述符,这个值不是当前进程使用文件描述符的上限. 我们看到这里是32,但实际并没有分配32个文件,如下: ls -l /proc/`pgrep rsyslogd|grep -v grep`/fd    total 0 lrwx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 0 -> socket:[5741] l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 1 -> /var/log/auth.log l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 10 -> /var/log/mail.err l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 11 -> /var/log/news/news.crit l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 12 -> /var/log/news/news.err l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 13 -> /var/log/news/news.notice l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 14 -> /var/log/debug l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 15 -> /var/log/messages lrwx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 16 -> /dev/xconsole lr-x------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 17 -> /proc/kmsg l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 2 -> /var/log/syslog l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 3 -> /var/log/daemon.log l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 4 -> /var/log/kern.log l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 5 -> /var/log/lpr.log l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 6 -> /var/log/mail.log l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 7 -> /var/log/user.log l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 8 -> /var/log/mail.info l-wx------ 1 root root 64 2011-04-20 20:03 9 -> /var/log/mail.warn 我们看到这里只用到了18个文件描述符.而如果超过32个文件描述符,将以32进行递增,如果是64位系统,将以64进行递增. FDSize这个值不会减少,如果我们程序打开了300个文件,并不会因为关闭文件,而减少FDSize这个值.


Groups: 0 解释: 这里的groups表示启动这个进程的用户所在的组. 我们当前的用户test,现在在两个组(1000,2000)里面,如下: id uid=1002(test) gid=1002(nagcmd) groups=1000(chenkuo),1002(nagcmd)
用test用户启动top程序,并查看它的groups,如下: 终端1 top
终端2 cat /proc/`pgrep top|grep -v grep`/status 截取信息如下: Groups: 1000 1002 



VmPeak:    36528 kB 解释:这里的VmPeak代表当前进程运行过程中占用内存的峰值. 我们用下面的程序申请内存,然后释放内存,最后通pause()函数中止程序的运行,程序源码如下:
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h>
int main (int argc, char *argv[]) {         if (argc != 2)                 exit (0);
        size_t mb = strtoul(argv[1],NULL,0);
        size_t nbytes = mb * 0x100000;         char *ptr = (char *) malloc(nbytes);         if (ptr == NULL){                 perror("malloc");                 exit (EXIT_FAILURE);         }
        printf("allocated %d mb ", mb);         free(ptr);         pause();         return 0; }
gcc callmem.c -o callmem
./callmem 10 allocated 10 mb
终端2 我们打开status文件,查看VmPeak值,如下: cat /proc/`pgrep callmem|grep -v grep`/status Name:   callmem State:  S (sleeping) Tgid:   2930 Pid:    2930 PPid:   2831 TracerPid:      0 Uid:    1002    1002    1002    1002 Gid:    1002    1002    1002    1002 FDSize: 256 Groups: 1000 1002  VmPeak:    11852 kB VmSize:     1608 kB VmLck:         0 kB VmHWM:       396 kB VmRSS:       396 kB VmData:       28 kB VmStk:        84 kB VmExe:         4 kB VmLib:      1468 kB VmPTE:        12 kB 下面略 注:我们看到程序申请了10240kb(10MB)的内存,VmPeak的值为11852kb,为什么不是10MB呢,因为除了我们申请的内存外,程序还会为加载动态链接库而占用内存.


VmSize:    36528 kB 解释:VmSize代表进程现在正在占用的内存 这个值与pmap pid的值基本一致,如果略有不同,可能是内存裂缝所造成的.


VmLck:         0 kB 解释:VmLck代表进程已经锁住的物理内存的大小.锁住的物理内存不能交换到硬盘. 我们用下面的程序进行测试,如下: #include <stdio.h> #include <sys/mman.h>
int main(int argc, char* argv[]) {         char array[2048];
        if (mlock((const void *)array, sizeof(array)) == -1) {                 perror("mlock: ");                 return -1;         }
        printf("success to lock stack mem at: %p, len=%zd ",                         array, sizeof(array));
        sleep(60);         if (munlock((const void *)array, sizeof(array)) == -1) {                 perror("munlock: ");                 return -1;         }
        printf("success to unlock stack mem at: %p, len=%zd ",                         array, sizeof(array));
        return 0; }
编译后运行: gcc memlock.c -o memlock
我们这里将2048个字节的数组地址空间锁定到了物理内存中. 接下来我们看下Vmlck值的变化,如下: cat /proc/`pgrep memlock|grep -v grep`/status Name:   memlock State:  S (sleeping) Tgid:   3249 Pid:    3249 PPid:   3139 TracerPid:      0 Uid:    0       0       0       0 Gid:    0       0       0       0 FDSize: 256 Groups: 0  VmPeak:     1624 kB VmSize:     1608 kB VmLck:         4 kB VmHWM:       356 kB VmRSS:       356 kB VmData:       28 kB VmStk:        84 kB VmExe:         4 kB VmLib:      1468 kB VmPTE:        16 kB
我们看到Vmlck的值为4Kb,这是因为分配的最少单位是4KB,以后每次递增都是4KB的整数倍.



VmHWM:      1432 kB VmRSS:      1420 kB 解释: VmHWM是程序得到分配到物理内存的峰值. VmRSS是程序现在使用的物理内存. 我们用下面的程序进行测试,如下: #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h>
int main (int argc, char *argv[]) {         if (argc != 2)                 exit (0);
        size_t mb = strtoul(argv[1],NULL,0);
        size_t nbytes = mb * 0x100000;         char *ptr = (char *) malloc(nbytes);         if (ptr == NULL){                 perror("malloc");                 exit (EXIT_FAILURE);         }
        size_t i;         const size_t stride = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);         for (i = 0;i < nbytes; i+= stride) {                 ptr[i] = 0;         }
        printf("allocated %d mb ", mb);         pause();         return 0; } 编译: gcc callmem.c -o test 注意这个程序在每页都修改一个字节的数据,导致系统必须为它分配占用物理内存.
首先我们查看当前的内存,如下: free -m              total       used       free     shared    buffers     cached Mem:           503         18        484          0          0          5 -/+ buffers/cache:         12        490 Swap:         7632          7       7624
我们看到当前有490MB的空闲物理内存. 运行callmem分配450MB的物理内存,如下: ./test 450& [1] 2402 allocated 450 mb
我们查看进程的VmHWM和VmRSS,如下: cat /proc/`pgrep test`/status 略 VmHWM:    461208 kB VmRSS:    461208 kB 略 我们看到此时VmHWM和VmRSS是一样的,表示占用了460MB左右的物理内存(因为它会用到动态链接库等).
下面我们查看当前的内存使用情况,如下: free -m              total       used       free     shared    buffers     cached Mem:           503        470         33          0          0          6 -/+ buffers/cache:        463         40 Swap:         7632          7       7625
我们看到还有40MB空闲物理内存. 我们下面再申请100MB的内存,此时系统会通过物理内存和SWAP的置换操作,把第1次运行的test进程所占用的物理内存置换到SWAP,把空出来的物理内存分配给第2次运行的程序,如下: mv test test1 ./test1 100& [1] 2419 allocated 100 mb
再次查看test进程所占用的物理内存,如下: cat /proc/`pgrep test`/status 略 VmHWM:    461208 kB VmRSS:    386704 kB 略
最后我们看到VmHWM没有变化,因为它表示的是该进程所占用物理内存的峰值,不会因为把内存置换到SWAP,而做改变. 而VmRSS则由461208KB变成了386704KB,说明它占用的物理内存因为置换所以减少.


VmData:    33980 kB VmStk:        88 kB VmExe:       320 kB VmLib:      2044 kB
解释: VmData:表示进程数据段的大小. VmStk:表示进程堆栈段的大小. VmExe:表示进程代码的大小. VmLib:表示进程所使用LIB库的大小.
关于代码段,堆栈段,数据段: 代码段可以为机器中运行同一程序的数个进程共享 堆栈段存放的是子程序（函数）的返回地址、子程序的参数及程序的局部变量 数据段则存放程序的全局变量、常数以及动态数据分配的数据空间（比如用malloc函数申请的内存） 与代码段不同，如果系统中同时运行多个相同的程序，它们不能使用同一堆栈段和数据段.
注意: 堆栈段代表的是程序中的堆区(stack),堆区一般是编译器自动分配释放的. 我们用malloc申请的内存,它占用的其实是栈区(heap),栈区一般是程序员自已分配释放的,而栈区在这里属于数据段,所以我们看到上面测试程序通过调用malloc函数后,VmData一值有了很大的变化.


VmPTE:        56 kB VmSwap:        0 kB
VmPTE:        56 kB 解释: 占用的页表的大小.
VmSwap:0 kB 解释: 进程占用Swap的大小.


Threads:        3 解释: 表示当前进程组有3个线程.



SigQ:   1/7954 解释: 表示当前待处理信号的个数,我们用下面和程序进行测试,如下: #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <signal.h> #include <unistd.h>
volatile int done = 0;
void handler (int sig) {   const char *str = "handled... ";   write (1, str, strlen(str));   done = 1; }
void child(void) {   int i;   for (i = 0; i < 3; i++){     kill(getppid(), SIGRTMIN);     printf("child - BANG! ");   }   exit (0); }
int main (int argc, char *argv[]) {   signal (SIGRTMIN, handler);   sigset_t newset, oldset;      sigfillset(&newset);   sigprocmask(SIG_BLOCK, &newset, &oldset);      pid_t pid = fork();   if (pid == 0)   child();      printf("parent sleeping ");      int r = sleep(30);      printf("woke up! r=%d ", r);      sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldset, NULL);      while (!done){   };      printf("exiting ");   exit(0); }
编译: gcc sig.c -o sig 本程序会发达三次信号,此后进入sleep,我们可以在这期间来查看待处理信号的个数,如下: ./sig parent sleeping  child - BANG! child - BANG! child - BANG! woke up! r=0 handled... handled... handled... exiting
cat /proc/`pgrep sig`/status 略 SigQ:   4/4294967295 略
我们发送了三次信号,这里为什么是4呢,因为我们用了fork派生了子进程,子进程结束后会发送SIGCHLD信号.所以这里有4个信号待处理.


SigPnd: 0000000000000000 ShdPnd: 0000000000000000 SigBlk: 0000000000000000 SigIgn: 0000000001001206 SigCgt: 0000000180014c21 解释: SigPnd:屏蔽位,存储了该线程的待处理信号,等同于线程的PENDING信号. ShnPnd:屏蔽位,存储了该线程组的待处理信号.等同于进程组的PENDING信号. SigBlk:存放被阻塞的信号,等同于BLOCKED信号. SigIgn:存放被忽略的信号,等同于IGNORED信号. SigCgt:存放捕获的信号,等同于CAUGHT信号.


CapInh: 0000000000000000 CapPrm: ffffffffffffffff CapEff: ffffffffffffffff CapBnd: ffffffffffffffff 解释: CapEff:当一个进程要进行某个特权操作时,操作系统会检查cap_effective的对应位是否有效,而不再是检查进程的有效UID是否为0. CapPrm:表示进程能够使用的能力,在cap_permitted中可以包含cap_effective中没有的能力，这些能力是被进程自己临时放弃的,也可以说cap_effective是cap_permitted的一个子集. CapInh:表示能够被当前进程执行的程序继承的能力. CapBnd:是系统的边界能力,我们无法改变它.


Cpus_allowed:   3 Cpus_allowed_list:      0-1 解释: Cpus_allowed:3指出该进程可以使用CPU的亲和性掩码,因为我们指定为两块CPU,所以这里就是3,如果该进程指定为4个CPU(如果有话),这里就是F(1111). Cpus_allowed_list:0-1指出该进程可以使用CPU的列表,这里是0-1. Mems_allowed:   1 Mems_allowed_list:      0 内存同CPU一样,进程rsyslogd只是使用了结点0的内存资源.
我们这里调整该进程到CPU0,如下: taskset -p 1 987 pid 987"s current affinity mask: 3 pid 987"s new affinity mask: 1
cat /proc/987/status 略 Cpus_allowed:   1 Cpus_allowed_list:      0 Mems_allowed:   1 Mems_allowed_list:      0 注:我们看到Cpus_allowed/Cpus_allowed_list较之前有了变化.Cpus_allowed由3变成了1.表明我们只会用CPU0.



voluntary_ctxt_switches:        1 nonvoluntary_ctxt_switches:     0
voluntary_ctxt_switches表示进程主动切换的次数. nonvoluntary_ctxt_switches表示进程被动切换的次数.
首先查看一下当前进程,如下: echo $$ 1544
执行如下命令: while ((1)); do echo 1; sleep 1; done
查看该进程的主动切换与被动切换,如下: cat status 略 voluntary_ctxt_switches:        949 nonvoluntary_ctxt_switches:     55 我们看到主动切换和被动切换有了明显的变化.