Процессы и сервисы

TL;DR: Процесс = запущенная программа с PID. Daemon = фоновый сервис. ps aux — список, kill PID — завершить, systemctl — управление сервисами. Сигналы: SIGTERM (15, мягко) → SIGKILL (9, принудительно).

Что такое процесс

Каждая запущенная программа — процесс с уникальным PID (Process ID). Процесс имеет владельца, приоритет, используемые ресурсы (CPU, RAM), открытые файлы и сетевые соединения.

Каждый процесс создан другим процессом (parent). Первый процесс — init (PID 1), в современных системах это systemd.

# Дерево процессов
pstree
# systemd─┬─sshd───sshd───bash───vim
#          ├─nginx───nginx
#          └─postgres───postgres

Как создаются процессы: fork() и exec()

Все процессы в Linux (кроме init) создаются через два системных вызова:

• fork() — ядро создаёт почти идентичную копию текущего процесса (тот же код, те же переменные, те же open files). Копия получает новый PID
• exec(program) — ядро заменяет текущий процесс на новую программу. Старый код исчезает, загружается program

Как это работает на практике — когда вы вводите ls в терминале:

bash (PID 100)
    │
    ├─ fork() → bash-копия (PID 101)   # ядро клонирует bash
    │               │
    │               └─ exec(ls)          # копия заменяется на ls
    │                    │
    │                    └─ ls работает, выводит результат, завершается
    │
    └─ bash ждёт (waitpid) → получает код возврата ls → показывает prompt

Именно поэтому переменные, заданные в дочернем скрипте, не видны в родительском shell — fork создаёт копию, а не общее пространство. Подробнее: shell-internals.

# Увидеть fork/exec в реальном времени
strace -f -e trace=clone,execve bash -c 'ls /tmp' 2>&1 | grep -E 'clone|execve'
# execve("/bin/bash", ...)         # bash запущен
# clone(...)  = 12345              # fork → дочерний PID 12345
# [pid 12345] execve("/bin/ls", ...) # дочерний процесс стал ls

Просмотр процессов

# Все процессы (самая частая команда)
ps aux
# USER  PID  %CPU  %MEM  VSZ   RSS   TTY  STAT  START  TIME  COMMAND
# root  1    0.0   0.1   168   11M   ?    Ss    Jan01  0:05  /sbin/init
 
# Только свои
ps ux
 
# По имени
pgrep -l nginx
pidof nginx
 
# Интерактивный мониторинг
top                        # базовый
htop                       # улучшенный (нужно установить)

Состояния процессов (STAT)

Код	Состояние	Описание
R	Running	Выполняется или готов
S	Sleeping	Ожидает события (I/O, сигнал)
D	Disk sleep	Ожидает I/O (нельзя убить!)
Z	Zombie	Завершился, но parent не прочитал статус
T	Stopped	Остановлен (Ctrl+Z)

Управление процессами

Foreground и Background

# Запустить в фоне
sleep 100 &
# [1] 12345
 
# Показать фоновые задачи
jobs
# [1]+  Running  sleep 100 &
 
# Перевести в фон (Ctrl+Z, потом bg)
vim file.txt
# Ctrl+Z → Stopped
bg                         # продолжить в фоне
 
# Вернуть в foreground
fg %1
 
# Запустить и отвязать от терминала
nohup long-task.sh &
# продолжит работать после закрытия терминала

Сигналы

# Мягкое завершение (SIGTERM = 15)
kill PID
kill -15 PID
 
# Принудительное завершение (SIGKILL = 9)
kill -9 PID
 
# По имени
killall nginx
pkill -f "python app.py"
 
# Перечитать конфигурацию (SIGHUP = 1)
kill -HUP PID

Сигнал	Номер	Действие	Перехватываемый
SIGTERM	15	Мягкое завершение	Да (default kill)
SIGKILL	9	Принудительное	Нет (крайний случай)
SIGHUP	1	Перечитать конфиг	Да
SIGINT	2	Прервать (Ctrl+C)	Да
SIGSTOP	19	Остановить	Нет
SIGCONT	18	Продолжить	Да

Приоритет (nice)

# Запустить с низким приоритетом (19 = самый низкий)
nice -n 19 make -j4
 
# Изменить приоритет работающего процесса
renice -n 10 -p PID
 
# Диапазон: -20 (highest) до 19 (lowest)
# Только root может ставить отрицательный nice

Daemons (фоновые сервисы)

Daemon — процесс, работающий в фоне без терминала. Обычно управляется через systemd. Примеры: sshd (SSH), nginx (веб-сервер), postgresql (БД), cron (задачи по расписанию).

Подробнее: systemd.

Мониторинг процессов

top и htop

top — основной интерактивный монитор. Обновляется каждые несколько секунд.

top
# Горячие клавиши внутри top:
# P — сортировать по CPU
# M — сортировать по памяти
# T — сортировать по времени CPU
# u — фильтр по пользователю
# f — выбрать столбцы
# H — показать потоки (threads)
# k — убить процесс (ввести PID)
# q — выйти

htop — улучшенная версия: цветной, поддержка мыши, горизонтальный скролл, дерево процессов (F5).

lsof — открытые файлы и соединения

«Всё — файл» → lsof показывает всё, с чем работает процесс.

# Все открытые файлы процесса
lsof -p PID
# COMMAND  PID  USER  FD    TYPE  DEVICE  SIZE/OFF  NODE  NAME
# nginx    5678 www   0u    IPv4  12345   0t0       TCP   *:80 (LISTEN)
# nginx    5678 www   4r    REG   8,1     4096      1234  /var/log/nginx/access.log
 
# Кто использует файл или каталог
lsof /var/log/syslog
lsof +D /var/log/              # рекурсивно в каталоге
 
# Кто слушает/использует порт
lsof -i :80
lsof -i TCP:22
 
# Кто использует сетевые соединения к конкретному хосту
lsof -i @192.168.1.1

Поле FD: r = read, w = write, u = read/write, число — файловый дескриптор (0 = stdin, 1 = stdout, 2 = stderr).

strace и ltrace — трассировка вызовов

# Трассировка системных вызовов (ядро)
strace ls /tmp                   # запустить с трассировкой
strace -p PID                    # подключиться к работающему процессу
strace -f -p PID                 # включая дочерние процессы (fork)
strace -e trace=open,read ls     # только конкретные syscalls
strace -e trace=network curl ... # только сетевые вызовы
strace -c ls /tmp                # статистика: какие syscalls, сколько раз, время
 
# Трассировка библиотечных вызовов (userspace)
ltrace ./myapp                   # какие функции libc вызываются

strace незаменим для отладки: «почему сервис не находит конфиг?» → strace -e trace=open,openat покажет какие файлы он пытается открыть.

Потоки (threads)

Поток — единица выполнения внутри процесса. Все потоки одного процесса разделяют память и файловые дескрипторы, но имеют собственный стек и Thread ID (TID).

# Показать потоки процесса
ps m -p PID                    # m = show threads
ps -eLf | grep nginx           # L = show LWP (lightweight process = thread)
 
# В top
top -H                         # показать потоки вместо процессов
# или нажать H внутри top
 
# Кол-во потоков процесса
ls /proc/PID/task/ | wc -l
cat /proc/PID/status | grep Threads

Однопоточный процесс (bash, sed) имеет PID = TID. Многопоточный (nginx, java) имеет один PID и несколько TID. Преимущества потоков перед отдельными процессами: разделяемая память (быстрый обмен данными) и меньший overhead при создании.

Мониторинг ресурсов

Load average

uptime
# 12:00  up 30 days,  load average: 1.5, 0.8, 0.6
#                                    1m   5m   15m

Load average — среднее число процессов в состоянии R (running) или D (disk sleep). Если load > nproc — система перегружена. Рост от 1 мин к 15 мин — нагрузка снижается. Рост от 15 мин к 1 мин — нагрузка растёт.

D-state (uninterruptible sleep) — процесс ждёт завершения дискового I/O. Такие процессы нельзя убить сигналом (даже kill -9), потому что ядро не может прервать операцию I/O. Высокий load при низком CPU usage = проблема с дисковой подсистемой.

Ключевые инструменты

Инструмент	Что показывает	Когда использовать
top / htop	CPU, RAM по процессам в реальном времени	«Что грузит систему?»
vmstat 1	CPU, память, swap, I/O одним взглядом	«Общая картина: CPU/RAM/диск?»
iostat -x 1	Дисковый I/O по устройствам	«Диск перегружен?»
iotop	Дисковый I/O по процессам	«Кто пишет на диск?»
pidstat -p PID 1	CPU/RAM/IO конкретного процесса	«Чем занят этот PID?»
lsof -p PID	Открытые файлы и сокеты процесса	«Что он открыл?»
strace -p PID	Системные вызовы процесса	«Почему он завис/падает?»

Практические рецепты и примеры вывода: monitor-system.

Полезные утилиты

# Что использует порт 8080?
lsof -i :8080
ss -tlnp | grep 8080
 
# Что использует файл?
lsof /var/log/syslog
fuser /var/log/syslog
 
# Трассировка
strace -e trace=network -p PID   # сетевые syscalls процесса

Подводные камни

Ситуация	Совет
Процесс не реагирует на kill	Попробовать kill -9. Если D-state — ждать завершения I/O
Zombie-процессы	Не занимают ресурсы. Убить parent-процесс для очистки
Нагрузка высокая, но CPU idle	Много D-state процессов → проблема с диском (I/O wait)
Порт «занят» после остановки	`ss -tlnp
Процесс умирает при закрытии SSH	Использовать nohup, tmux или screen

Связанные материалы

• systemd — управление сервисами, PID 1
• cgroups — ограничение ресурсов процессов
• manage-services — systemctl start/stop/enable
• monitor-system — практический мониторинг: CPU, RAM, диск
• cheatsheet — справочник команд