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Linux下程序資訊的深入分析

阿新 • • 發佈：2019-02-18
這裡我們主要介紹程序的狀態,程序的狀態可以通過/proc/PID/status來檢視,也可以通過/proc/PID/stat來檢視. 如果說到工具大家用的最多的ps也可以看到程序的資訊.這裡我們通過/proc/PID/status來分析程序的資訊. 在2.6.18之後的核心,多了capibilty/cpusets等資訊. 檢視程序狀態資訊如下: 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 解釋:程序名 State:  S (sleeping) 解釋:程序的狀態我們前文已經做了很詳細的分析,各程序的狀態代表的意義如下: R (running)", "S (sleeping)", "D (disk sleep)", "T (stopped)", "T(tracing stop)", "Z (zombie)", or "X (dead)" Tgid:   987 解釋:Tgid是執行緒組的ID,一個執行緒一定屬於一個執行緒組(程序組). Pid:    987 解釋:這個是程序的ID,更準確的說應該是執行緒的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列輸出,PID一列其實是程序組,而LWP是輕量級程序,也就是執行緒,因為所有的程序必須一個執行緒,那就是它自己. PPid:   1 解釋:當前程序的父程序 TracerPid:      0 解釋:跟蹤當前程序的程序ID,如果是0,表示沒有跟蹤. 例如: 用strace跟蹤top程式 strace top 檢視top程序 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 檢視top程序的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 解釋: 第一列數字(RUID):實際使用者ID,指的是程序執行者是誰. 第二列數字(EUID):有效使用者ID,指程序執行時對檔案的訪問許可權. 第三列數字(SUID):儲存設定使用者ID,作為effective user ID的副本,在執行exec呼叫時後能重新恢復原來的effectiv user ID. 第四列數字(FSUID):目前程序的檔案系統的使用者識別碼.一般情況下,檔案系統的使用者識別碼(fsuid)與有效的使用者識別碼(euid)是相同的. 這裡重點說明RUID和EUID,我們用test使用者啟動top,如下: 終端1) su - test top 檢視該程序的EUID和RUID,如下: 終端2) cat /proc/`pgrep top|grep -v grep`/status 前面略 Uid:    1002    1002    1002    1002 Gid:    1003    1003    1003    1003 後面略 注:這裡我們看到程序的RUID和EUID都變成了1002. 我們將程式top加上setuid許可權,如下: chmod +s /usr/bin/top 重新執行top程式,並檢視它的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 後面略 注:我們看到RUID還是1002,說明程式是由test使用者(UID=1002)啟動的,而程式設定了setuid,那麼在程式執行時是用程式的owner許可權來執行程式,而不是啟動的使用者許可權. 由於top的owner是root,那麼它的EUID是0. FDSize: 32 解釋: FDSize是當前分配的檔案描述符,這個值不是當前程序使用檔案描述符的上限. 我們看到這裡是32,但實際並沒有分配32個檔案,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 我們看到這裡只用到了18個檔案描述符.而如果超過32個檔案描述符,將以32進行遞增,如果是64位系統,將以64進行遞增. FDSize這個值不會減少,如果我們程式打開了300個檔案,並不會因為關閉檔案,而減少FDSize這個值. Groups: 0 解釋: 這裡的groups表示啟動這個程序的使用者所在的組. 我們當前的使用者test,現在在兩個組(1000,2000)裡面,如下: id uid=1002(test) gid=1002(nagcmd) groups=1000(chenkuo),1002(nagcmd) 用test使用者啟動top程式,並檢視它的groups,如下: 終端1 top 終端2 cat /proc/`pgrep top|grep -v grep`/status 擷取資訊如下: Groups: 1000 1002  VmPeak:    36528 kB 解釋:這裡的VmPeak代表當前程序執行過程中佔用記憶體的峰值. 我們用下面的程式申請記憶體,然後釋放記憶體,最後通pause()函式中止程式的執行,程式原始碼如下: #include #include #include #include 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\n", mb);         free(ptr);         pause();         return 0; } gcc callmem.c -o callmem ./callmem 10 allocated 10 mb 終端2 我們開啟status檔案,檢視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:我們看到程式申請了10240kb(10MB)的記憶體,VmPeak的值為11852kb,為什麼不是10MB呢,因為除了我們申請的記憶體外,程式還會為載入動態連結庫而佔用記憶體. VmSize:    36528 kB 解釋:VmSize代表程序現在正在佔用的記憶體 這個值與pmap pid的值基本一致,如果略有不同,可能是記憶體裂縫所造成的. VmLck:         0 kB 解釋:VmLck代表程序已經鎖住的實體記憶體的大小.鎖住的實體記憶體不能交換到硬碟. 我們用下面的程式進行測試,如下: #include #include 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\n",                         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\n",                         array, sizeof(array));         return 0; } 編譯後執行: gcc memlock.c -o memlock 我們這裡將2048個位元組的陣列地址空間鎖定到了實體記憶體中. 接下來我們看下Vmlck值的變化,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 我們看到Vmlck的值為4Kb,這是因為分配的最少單位是4KB,以後每次遞增都是4KB的整數倍. VmHWM:      1432 kB VmRSS:      1420 kB 解釋: VmHWM是程式得到分配到實體記憶體的峰值. VmRSS是程式現在使用的實體記憶體. 我們用下面的程式進行測試,如下: #include #include #include #include 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\n", mb);         pause();         return 0; } 編譯: gcc callmem.c -o test 注意這個程式在每頁都修改一個位元組的資料,導致系統必須為它分配佔用實體記憶體. 首先我們檢視當前的記憶體,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 我們看到當前有490MB的空閒實體記憶體. 執行callmem分配450MB的實體記憶體,如下: ./test 450& [1] 2402 allocated 450 mb 我們檢視程序的VmHWM和VmRSS,如下: cat /proc/`pgrep test`/status 略 VmHWM:    461208 kB VmRSS:    461208 kB 略 我們看到此時VmHWM和VmRSS是一樣的,表示佔用了460MB左右的實體記憶體(因為它會用到動態連結庫等). 下面我們檢視當前的記憶體使用情況,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 我們看到還有40MB空閒實體記憶體. 我們下面再申請100MB的記憶體,此時系統會通過實體記憶體和SWAP的置換操作,把第1次執行的test程序所佔用的實體記憶體置換到SWAP,把空出來的實體記憶體分配給第2次執行的程式,如下: mv test test1 ./test1 100& [1] 2419 allocated 100 mb 再次檢視test程序所佔用的實體記憶體,如下: cat /proc/`pgrep test`/status 略 VmHWM:    461208 kB VmRSS:    386704 kB 略 最後我們看到VmHWM沒有變化,因為它表示的是該程序所佔用實體記憶體的峰值,不會因為把記憶體置換到SWAP,而做改變. 而VmRSS則由461208KB變成了386704KB,說明它佔用的實體記憶體因為置換所以減少. VmData:    33980 kB VmStk:        88 kB VmExe:       320 kB VmLib:      2044 kB 解釋: VmData:表示程序資料段的大小. VmStk:表示程序堆疊段的大小. VmExe:表示程序程式碼的大小. VmLib:表示程序所使用LIB庫的大小. 關於程式碼段,堆疊段,資料段: 程式碼段可以為機器中運行同一程式的數個程序共享 堆疊段存放的是子程式（函式）的返回地址、子程式的引數及程式的區域性變數 資料段則存放程式的全域性變數、常數以及動態資料分配的資料空間（比如用malloc函式申請的記憶體） 與程式碼段不同，如果系統中同時執行多個相同的程式，它們不能使用同一堆疊段和資料段. 注意: 堆疊段代表的是程式中的堆區(stack),堆區一般是編譯器自動分配釋放的. 我們用malloc申請的記憶體,它佔用的其實是棧區(heap),棧區一般是程式設計師自已分配釋放的,而棧區在這裡屬於資料段,所以我們看到上面測試程式通過呼叫malloc函式後,VmData一值有了很大的變化. VmPTE:        56 kB VmSwap:        0 kB VmPTE:        56 kB 解釋: 佔用的頁表的大小. VmSwap:0 kB 解釋: 程序佔用Swap的大小. Threads:        3 解釋: 表示當前程序組有3個執行緒. SigQ:   1/7954 解釋: 表示當前待處理訊號的個數,我們用下面和程式進行測試,如下: #include #include #include #include #include volatile int done = 0; void handler (int sig) {   const char *str = "handled...\n";   write (1, str, strlen(str));   done = 1; } void child(void) {   int i;   for (i = 0; i < 3; i++){     kill(getppid(), SIGRTMIN);     printf("child - BANG!\n");   }   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();

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