إدارة العمليات (Process) في لينكس باستخدام الطرفية


طريف

يُعتبر تشغيل التطبيقات على خادوم لينكس أمرًا اعتياديًا كما هو الحال مع أي جهاز حاسوب آخر، ويطلق الحاسب على تلك التطبيقات اسم "العمليات" Process. وبينما يعالج لينكس من وراء الكواليس العمليات على المستوى المنخفض ويدير [دورة حياتها][1] إلا أنك لا تزال بحاجة إلى أدوات تساعدك على إدارة هذه العمليات في المستوى العالي higher-level لإدارة النظام. في هذا الدّرس سنناقش بعض الجوانب البسيطة في إدارة العمليات تحت أنظمة لينكس، والتي توفّر عددًا كبيرًا من الأدوات لهذا الغرض. تم تطبيق الأمثلة على خادوم خاص VPS يعمل بتوزيعة Ubuntu 14.04، إلا أنها ستعمل بالتأكيد بذات الطريقة مع باقي التوزيعات.

process-management-linux_(1).thumb.png.e

 

كيفية استعراض العمليات النشطة في لينكس

top

لاستعراض العمليات النشطة حاليًا على الخادوم يمكن بسهولة تشغيل الأمر top:

top

top - 15:14:40 up 46 min,  1 user,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
Tasks:  56 total,   1 running,  55 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
Cpu(s):  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Mem:   1019600k total,   316576k used,   703024k free,     7652k buffers
Swap:        0k total,        0k used,        0k free,   258976k cached

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND           
    1 root      20   0 24188 2120 1300 S  0.0  0.2   0:00.56 init               
    2 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 kthreadd           
    3 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.07 ksoftirqd/0        
    6 root      RT   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 migration/0        
    7 root      RT   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.03 watchdog/0         
    8 root       0 -20     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 cpuset             
    9 root       0 -20     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 khelper            
   10 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 kdevtmpfs          

تضم السطور الأولى للخرج السابق معلومات عامة عن النظام مثل مدّة تشغيله، معدّل استخدام المعالج، عدد العمليات، وغيرها، ويمكن ملاحظة وجود عملية واحدة نشطة في مثالنا هذا، إضافة إلى 55 عملية في حالة سكون idle أي لا تستخدم شيئًا من موارد المعالج CPU. بينما يضم القسم الآخر والموزع في جدول على العمليات النشطة إضافةً لمعلومات مختلفة عنها (مثل مقدار استهلاكها للذاكرة أو المعالج).

htop

النسخة المُحسّنة من top تدعى htop، وهي متاحة في المستودعات الرسمية لمعظم التوزيعات، على Ubuntu يمكن تركيبها بالأمر التالي:

sudo apt-get install htop

يعرض الأمر htop الخرج بأسلوب أيسر في القراءة والفهم:

htop

Mem[|||||||||||           49/995MB]     Load average: 0.00 0.03 0.05 
CPU[                          0.0%]     Tasks: 21, 3 thr; 1 running
Swp[                         0/0MB]     Uptime: 00:58:11

PID USER      PRI  NI  VIRT   RES   SHR S CPU% MEM%   TIME+  Command
1259 root       20   0 25660  1880  1368 R  0.0  0.2  0:00.06 htop
   1 root       20   0 24188  2120  1300 S  0.0  0.2  0:00.56 /sbin/init
 311 root       20   0 17224   636   440 S  0.0  0.1  0:00.07 upstart-udev-brid
 314 root       20   0 21592  1280   760 S  0.0  0.1  0:00.06 /sbin/udevd --dae
 389 messagebu  20   0 23808   688   444 S  0.0  0.1  0:00.01 dbus-daemon --sys
 407 syslog     20   0  243M  1404  1080 S  0.0  0.1  0:00.02 rsyslogd -c5
 408 syslog     20   0  243M  1404  1080 S  0.0  0.1  0:00.00 rsyslogd -c5
 409 syslog     20   0  243M  1404  1080 S  0.0  0.1  0:00.00 rsyslogd -c5
 406 syslog     20   0  243M  1404  1080 S  0.0  0.1  0:00.04 rsyslogd -c5
 553 root       20   0 15180   400   204 S  0.0  0.0  0:00.01 upstart-socket-br

لقراءة المزيد عن استخدام الأمرين top و htop هنا.

استخدام ps في عرض العمليات

كما شاهدنا فكلا الأداتين top و htop تعرضان العمليات بشكل مشابه لمدير المهام في الواجهات الرسومية، إلا أنهما ليستا مرنتين كفايةً لتغطية كافة الاحتياجات، وهنا يأتي دور الأداة ps للتعويض عن هذا القصور. للوهلة الأولى قد يخيب أملنا فيما لو استدعينا الأمر ps مباشرةً ودون معطيات Arguments إضافية، حيث لن يزيد عدد أسطر الخرج عن اثنين مع ثلاثة أعمدة:

ps

 PID TTY          TIME CMD
1017 pts/0    00:00:00 bash
1262 pts/0    00:00:00 ps

والسبب هو أن الأمر ps بشكله المجرّد يعرض العمليات المرتبطة بالمستخدم الحالي وجلسة الطرفية فقط، وبالنظر إلى أننا لم نشغّل سوى الطرفية مع الأمر ps فإن الخرج السابق يبدو طبيعيًا. أما لاستعراض تفاصيل أكثر عن عمليات نظامنا الحالي يمكننا تشغيل الأمر التالي:

ps aux

USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root         1  0.0  0.2  24188  2120 ?        Ss   14:28   0:00 /sbin/init
root         2  0.0  0.0      0     0 ?        S    14:28   0:00 [kthreadd]
root         3  0.0  0.0      0     0 ?        S    14:28   0:00 [ksoftirqd/0]
root         6  0.0  0.0      0     0 ?        S    14:28   0:00 [migration/0]
root         7  0.0  0.0      0     0 ?        S    14:28   0:00 [watchdog/0]
root         8  0.0  0.0      0     0 ?        S<   14:28   0:00 [cpuset]
root         9  0.0  0.0      0     0 ?        S<   14:28   0:00 [khelper]
. . .

مع الخيار aur سوف يعرض الأمر ps العمليات التي تخص كافة المستخدمين على شكل جدول سهل الفهم. كما يمكننا ترتيب عرض العمليات بشكل متسلسل يوضّح العلاقات فيما بينها عن طريق إضافة الخيار axjf للأمر:

ps axjf

 PPID   PID  PGID   SID TTY      TPGID STAT   UID   TIME COMMAND
    0     2     0     0 ?           -1 S        0   0:00 [kthreadd]
    2     3     0     0 ?           -1 S        0   0:00  \_ [ksoftirqd/0]
    2     6     0     0 ?           -1 S        0   0:00  \_ [migration/0]
    2     7     0     0 ?           -1 S        0   0:00  \_ [watchdog/0]
    2     8     0     0 ?           -1 S<       0   0:00  \_ [cpuset]
    2     9     0     0 ?           -1 S<       0   0:00  \_ [khelper]
    2    10     0     0 ?           -1 S        0   0:00  \_ [kdevtmpfs]
    2    11     0     0 ?           -1 S<       0   0:00  \_ [netns]
. . .

وكما ترى يمكننا بسهولة ملاحظة أن العملية kthreadd هي عملية أب للعملية ksoftirqd/0 وما يليها.

ملاحظات حول معرّفات العمليات Process IDs

يخصّص لينكس والأنظمة الشبيهة بيونكس رقمًا معرفًا لكل عملية Process ID أو ما يعرف بـ PID، حيث يتمكّن النظام من التعرف بذلك على العمليات وتعقبها أثناء التشغيل. يتيح الأمر pgrep أسلوبًا سهلًا للحصول على رقم PID لأيّة عملية، حيث يستعلم عنه ويعيده كخرج على الشاشة:

pgrep bash 
1017

 كمثال آخر فإن أوّل عملية يتم إطلاقها أثناء الإقلاع والتي تدعى init تعطى رقم PID يساوي الواحد:

pgrep init 
1

تعمل هذه العملية على متابعة تشغيل باقي العمليات أثناء تشغيل النظام، كما أنها مسؤولة عن تشغيل باقي الخدمات، وفي المقابل فإن آخر عملية يتم تشغيلها تأخذ أكبر رقم PID. نقول عن عملية ما أنها عملية أب Parent Process إذا كانت تتولى تشغيل عملية أخرى، وهذا يعني أنه إذا تم إيقاف العملية الأب بشكل إجباري (أي قتلها) فستنهار العملية الابن، يشار في هذه الحالة لرقم PID الخاص بمعرّف عملية أب برقم PPID. تعرض الأدوات السابقة (top, htop, ps) أعمدة تضم أرقام كلًا من PID و PPID الخاصة بالعمليات المختلفة، إذ تتم إدارة العمليات بين المستخدم والنظام من خلال استدعاء رقم العملية بدلًا من اسمها.

كيفية إرسال إشارات للعمليات في لينكس

تستجيب جميع العمليات في لينكس إلى نظام الإشارات، والإشارات Signals هي أسلوب يتبعه نظام التشغيل لإدارة العمليات (كتعديلها أو إنهائها)، ويقصد بذلك تنفيذ إجراء للعملية عند تمرير إشارة ما.

إرسال إشارة لعملية عن طريق PID

يعتبر الأمر kill واحدًا من أكثر الأمثلة شيوعًا عن تمرير إشارة لبرنامج، وكما هو متوقع فإن الوظيفة التي تقوم بها هذه الأداة هي محاولة الإيقاف الإجباري للعملية:

kill PID_of_target_process

يرسل الأمر السابق إشارة "إمهال" للعملية، والتي تحمل رسالة مفادها: انتهِ رجاءً.. وهذا ما يسمح للبرنامج بتنفيذ عمليات تنظيف الذاكرة والإغلاق بشكل طبيعي، أما فيما لو انتهت مهلة الإشارة ولم يستجب لها البرنامج، فيمكننا زيادة قّوة الإشارة بإضافة المعامل "-KILL" لها:

kill -KILL PID_of_target_process

في هذه الحالة لا يتم إرسال الإشارة إلى البرنامج، وبدلًا من ذلك يتم تمريرها إلى نواة نظام التشغيل مباشرةً لإغلاق العملية، تُستعمل هذه الإشارة في الحالات التي لا تستجيب فيها العمليات لطلبات الإنهاء. وكما هو الحال مع العمليات، تملك الإشارات أرقامًا خاصة يمكن استخدامها أثناء تمريرها. على سبيل المثال يمكن تمرير الرقم "-15" بدلا من "-TERM"، و "-9" بدلًا من "-KILL".

استخدامات أخرى للإشارات

لا يقتصر عمل الإشارات على إيقاف تشغيل البرامج، بل يمكن تنفيذ إجراءات أخرى معها، مثل إعادة تشغيل بعض خدمات daemons عند تمرير HUP لها، أباتشي Apache واحدة من هذه الخدمات:

sudo kill -HUP pid_of_apache

عند تنفيذ الأمر السابق سيعيد Apache تحميل ملف الضبط الخاص به ومن ثم يستأنف الخدمة. لاستعراض جميع الإشارات التي من الممكن استخدامها مع الأمر kill اكتب:

kill -l
1) SIGHUP    2) SIGINT   3) SIGQUIT  4) SIGILL   5) SIGTRAP
6) SIGABRT  7) SIGBUS   8) SIGFPE   9) SIGKILL 10) SIGUSR1
11) SIGSEGV 12) SIGUSR2 13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM
. . .

إرسال إشارة لعملية باستخدام الاسم

علاوةً على الأسلوب السابق في استخدام معرّفات PID لإرسال الإشارات المختلفة إلى العمليات، تتيح الأداة pkill إرسال الإشارات عن طريق أسماء العمليات نفسها، حيث الأمر:

pkill -9 ping

يكافئ تمامًا الأمر:

kill -9 `pgrep ping`

كما يمكنك إرسال إشارة ما إلى مجموعة عمليات من أسرة واحدة باستخدام الأمر:

 killall: killall firefox 

حيث يرسل الأمر السابق إشارة المهلة TERM signal لكل عملية نشطة على الكمبيوتر تحمل الاسم firefox.

ضبط أولويات العمليات

في إدارتك للخادوم الخاص بك كثيرًا ما ستحتاج إلى كيفية تضبط بها أولويات العمليات، لتحدّد أيها التي ترغب بإعطائها أفضلية قصوى، ففي حالاتٍ متفرقة تكون بعض العمليات حساسة وذات أهمية عالية، بينما يمكن لباقي العمليات أن تنتظر قليلًا من الوقت بينما تتوفر موارد شاغرة. يتم التحكم بأولويات العمليات في لينكس من خلال قيمة يطلق عليها اسم niceness. المهام ذات الأولوية المرتفعة تدعى less nice، باعتبار أنها لا تسمح بمشاركة موارد الخادوم كما يجب، وفي المقابل يطلق على العمليات ذات الأولوية المنخفضة اسم nice باعتبار أنها لا تستهلك سوى أقل قدر من الموارد فقط. وبالعودة إلى مخرجات الأمر top سنجد أن هناك عمود يدعى "NI" والذي يحدد قيمة الـ nice لكل عملية:

top

Tasks:  56 total,   1 running,  55 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
Cpu(s):  0.0%us,  0.3%sy,  0.0%ni, 99.7%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Mem:   1019600k total,   324496k used,   695104k free,     8512k buffers
Swap:        0k total,        0k used,        0k free,   264812k cached

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND           
 1635 root      20   0 17300 1200  920 R  0.3  0.1   0:00.01 top                
    1 root      20   0 24188 2120 1300 S  0.0  0.2   0:00.56 init               
    2 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 kthreadd           
    3 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.11 ksoftirqd/0

حيث العمليات التي تأخذ قيمة من المجال "-19/-20" تعتبر ذات أولوية عالية، وتلك التي تأخذ قيمة محصورة ضمن المجال "19/20" تعتبر ذات أولوية منخفضة، وهذا يعتمد على نظام التشغيل. لتشغيل برنامج وفق قيمة محدّدة لـ nice يمكن استعمال الأمر التالي:

nice -n 15 command_to_execute

للتأكيد؛ الأمر السابق يُستخدم لتشغيل أمر جديد بقيمة محدّدة لـ nice، أما لتغيير قيمة nice لبرنامج يعمل بالفعل فإننا نستخدم أداة تدعي renice:

renice 0 PID_to_prioritize

انتبه، بينما تتعامل الأداة nice مع العمليات وفق أسمائها، فإن renice تفعل ذلك باستخدام معرّفات PID، فوجب التفريق.

خاتمة

أحيانًا يشعر المستخدمون الجدد بصعوبة في فهم إدارة العمليات في لينكس والتعامل معها، باعتبار أن ذلك يتمّ ضمن سطر الأوامر خلافًا لما ألفوه من بدائل في الواجهات الرسومية. غير أن هذه الأفكار ما تلبث أن تصبح مألوفة وسهلة الاستخدام مع بعض الممارسة اليومية، إذ أن تعلم إدارة العمليات في لينكس يعدّ مهارة أساسية في كل ما تفعله مع نظام التشغيل.

[1]: دورة حياة العملية أو Process Lifecycle، هي أسلوب في فهم "العمليات" انطلاقا من الحالة الابتدائية لها، مرورًا بمراحل النضج وحتى المرحلة النهائية لتطورها ونموها، حيث فهم وتحليل العمليات بهذا الأسلوب يساعدنا على فهم الكيفية التي تنسجم أو تتناسب بها العمليات مع النظام وفق صيرورة من النمو والنضج.

ترجمة -وبتصرّف- للمقال How To Use ps, kill, and nice to Manage Processes in Linux





تفاعل الأعضاء


لا توجد أيّة تعليقات بعد



يجب أن تكون عضوًا لدينا لتتمكّن من التعليق

انشاء حساب جديد

يستغرق التسجيل بضع ثوان فقط


سجّل حسابًا جديدًا

تسجيل الدخول

تملك حسابا مسجّلا بالفعل؟


سجّل دخولك الآن