top 命令详解

top命令是Linux下常用的性能分析工具，能够实时显示系统中各个进程的资源占用状况，类似于Windows的任务管理器。下面详细介绍它的使用方法。

top - 01:06:48 up 1:22, 1 user, load average: 0.06, 0.60, 0.48
Tasks: 29 total,   1 running, 28 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
Cpu(s): 0.3% us, 1.0% sy, 0.0% ni, 98.7% id, 0.0% wa, 0.0% hi, 0.0% si
Mem:    191272k total,   173656k used,    17616k free,    22052k buffers
Swap:   192772k total,        0k used,   192772k free,   123988k cached

   PID USER      PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM    TIME+ COMMAND
1379 root      16   0 7976 2456 1980 S 0.7 1.3   0:11.03 sshd
14704 root      16   0 2128 980 796 R 0.7 0.5   0:02.72 top
     1 root      16   0 1992 632 544 S 0.0 0.3   0:00.90 init
     2 root      34 19     0    0    0 S 0.0 0.0   0:00.00 ksoftirqd/0
     3 root      RT   0     0    0    0 S 0.0 0.0   0:00.00 watchdog/0

统计信息区

前五行是系统整体的统计信息。第一行是任务队列信息，同 uptime 命令的执行结果。其内容如下：

01:06:48	当前时间
up 1:22	系统运行时间，格式为时:分
1 user	当前登录用户数
load average: 0.06, 0.60, 0.48	系统负载，即任务队列的平均长度。 三个数值分别为 1分钟、5分钟、15分钟前到现在的平均值。

第二、三行为进程和CPU的信息。当有多个CPU时，这些内容可能会超过两行。内容如下：

Tasks: 29 total	进程总数
1 running	正在运行的进程数
28 sleeping	睡眠的进程数
0 stopped	停止的进程数
0 zombie	僵尸进程数
Cpu(s): 0.3% us	用户空间占用CPU百分比
1.0% sy	内核空间占用CPU百分比
0.0% ni	用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比
98.7% id	空闲CPU百分比
0.0% wa	等待输入输出的CPU时间百分比
0.0% hi
0.0% si

最后两行为内存信息。内容如下：

Mem: 191272k total	物理内存总量
173656k used	使用的物理内存总量
17616k free	空闲内存总量
22052k buffers	用作内核缓存的内存量
Swap: 192772k total	交换区总量
0k used	使用的交换区总量
192772k free	空闲交换区总量
123988k cached	缓冲的交换区总量。 内存中的内容被换出到交换区，而后又被换入到内存，但使用过的交换区尚未被覆盖， 该数值即为这些内容已存在于内存中的交换区的大小。 相应的内存再次被换出时可不必再对交换区写入。

进程信息区

统计信息区域的下方显示了各个进程的详细信息。首先来认识一下各列的含义。

序号	列名	含义
a	PID	进程id
b	PPID	父进程id
c	RUSER	Real user name
d	UID	进程所有者的用户id
e	USER	进程所有者的用户名
f	GROUP	进程所有者的组名
g	TTY	启动进程的终端名。不是从终端启动的进程则显示为 ?
h	PR	优先级
i	NI	nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级
j	P	最后使用的CPU，仅在多CPU环境下有意义
k	%CPU	上次更新到现在的CPU时间占用百分比
l	TIME	进程使用的CPU时间总计，单位秒
m	TIME+	进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
n	%MEM	进程使用的物理内存百分比
o	VIRT	进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES
p	SWAP	进程使用的虚拟内存中，被换出的大小，单位kb。
q	RES	进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA
r	CODE	可执行代码占用的物理内存大小，单位kb
s	DATA	可执行代码以外的部分(数据段+栈)占用的物理内存大小，单位kb
t	SHR	共享内存大小，单位kb
u	nFLT	页面错误次数
v	nDRT	最后一次写入到现在，被修改过的页面数。
w	S	进程状态。 D=不可中断的睡眠状态 R=运行 S=睡眠 T=跟踪/停止 Z=僵尸进程
x	COMMAND	命令名/命令行
y	WCHAN	若该进程在睡眠，则显示睡眠中的系统函数名
z	Flags	任务标志，参考 sched.h

默认情况下仅显示比较重要的 PID、USER、PR、NI、VIRT、RES、SHR、S、%CPU、%MEM、TIME+、COMMAND 列。可以通过下面的快捷键来更改显示内容。

更改显示内容

通过 f 键可以选择显示的内容。按 f 键之后会显示列的列表，按 a-z 即可显示或隐藏对应的列，最后按回车键确定。

按 o 键可以改变列的显示顺序。按小写的 a-z 可以将相应的列向右移动，而大写的 A-Z 可以将相应的列向左移动。最后按回车键确定。

按大写的 F 或 O 键，然后按 a-z 可以将进程按照相应的列进行排序。而大写的 R 键可以将当前的排序倒转。

命令使用

1． 工具（命令）名称
top
2．工具（命令）作用
显示系统当前的进程和其他状况； top是一个动态显示过程,即可以通过用户按键来不断刷新当前状态.如果在前台执行该命令,它将独占前台,直到用户终止该程序为止. 比较准确的说,top命令提供了实时的对系统处理器的状态监视.它将显示系统中CPU最“敏感”的任务列表.该命令可以按CPU使用.内存使用和执行时间对任务进行排序；而且该命令的很多特性都可以通过交互式命令或者在个人定制文件中进行设定. 
3．环境设置
在Linux下使用。
4．使用方法
4．1使用格式
top [-] [d] [p] [q] [c] [C] [S] [s] [n] 
4．2参数说明
d 指定每两次屏幕信息刷新之间的时间间隔。当然用户可以使用s交互命令来改变之。
p 通过指定监控进程ID来仅仅监控某个进程的状态。
q该选项将使top没有任何延迟的进行刷新。如果调用程序有超级用户权限，那么top将以尽可能高的优先级运行。
S 指定累计模式
s 使top命令在安全模式中运行。这将去除交互命令所带来的潜在危险。
i 使top不显示任何闲置或者僵死进程。
c 显示整个命令行而不只是显示命令名
4.3其他
　　下面介绍在top命令执行过程中可以使用的一些交互命令。从使用角度来看，熟练的掌握这些命令比掌握选项还重要一些。这些命令都是单字母的，如果在命令行选项中使用了s选项，则可能其中一些命令会被屏蔽掉。
　　Ctrl+L 擦除并且重写屏幕。
　　h或者? 显示帮助画面，给出一些简短的命令总结说明。
　　k 终止一个进程。系统将提示用户输入需要终止的进程PID，以及需要发送给该进程什么样的信号。一般的终止进程可以使用15信号；如果不能正常结束那就使用信号9强制结束该进程。默认值是信号15。在安全模式中此命令被屏蔽。
　　i 忽略闲置和僵死进程。这是一个开关式命令。
　　q 退出程序。
　　r 重新安排一个进程的优先级别。系统提示用户输入需要改变的进程PID以及需要设置的进程优先级值。输入一个正值将使优先级降低，反之则可以使该进程拥有更高的优先权。默认值是10。
　　S 切换到累计模式。
　　s 改变两次刷新之间的延迟时间。系统将提示用户输入新的时间，单位为s。如果有小数，就换算成m s。输入0值则系统将不断刷新，默认值是5 s。需要注意的是如果设置太小的时间，很可能会引起不断刷新，从而根本来不及看清显示的情况，而且系统负载也会大大增加。
　　f或者F 从当前显示中添加或者删除项目。
　　o或者O 改变显示项目的顺序。
　　l 切换显示平均负载和启动时间信息。
　　m 切换显示内存信息。
　　t 切换显示进程和CPU状态信息。
　　c 切换显示命令名称和完整命令行。
　　M 根据驻留内存大小进行排序。
　　P 根据CPU使用百分比大小进行排序。
　　T 根据时间/累计时间进行排序。
     W 将当前设置写入~/.toprc文件中。这是写top配置文件的推荐方法。

 

用ps 的 – l 选项,得到更详细的进程信息：

（1）F(Flag)：一系列数字的和，表示进程的当前状态。这些数字的含义为：

       00：若单独显示，表示此进程已被终止。

       01：进程是核心进程的一部分，常驻于系统主存。如：sched，vhand，bdflush。

       02：Parent is tracing process.

       04 ：Tracing parent's signal has stopped the process; the parent　is waiting ( ptrace(S)).

       10：进程在优先级低于或等于25时，进入休眠状态，而且不能用信号唤醒，例如在等待一个inode被创建时。

       20：进程被装入主存（primary memory）

       40：进程被锁在主存，在事务完成前不能被置换。

 

（2） 进程状态：S(state)

       O：进程正在处理器运行,这个状态从来木见过.

       S：休眠状态（sleeping）

       R：等待运行（runable）R Running or runnable (on run queue) 进程处于运行或就绪状态

       I：空闲状态（idle）

       Z：僵尸状态（zombie）　　　

       T：跟踪状态（Traced）

       B：进程正在等待更多的内存页

       D:不可中断的深度睡眠，一般由IO引起，同步IO在做读或写操作时，cpu不能做其它事情，只能等待，这时进程处于这种状态，如果程序采用异步IO，这种状态应该就很少见到了

 

（3）C(cpu usage)：cpu利用率的估算值

 

 

1.2 使用Top命令中的S 字段

pid user      pr  ni  virt  res  shr s %cpu %mem    time+  command                                

11423 oracle    16   0  627m 170m 168m R   32  9.0   4110:21 oracle                                

 3416 oracle    15   0  650m 158m 138m S    0  8.4   0:07.12 oracle                                 

11167 oracle    15   0  626m 151m 149m S    0  8.0 400:20.77 oracle                                

11429 oracle    15   0  626m 148m 147m S    0  7.9 812:05.71 oracle                                

 3422 oracle    18   0  627m 140m 137m S    0  7.4   1:12.23 oracle                                

 1230 oracle    15   0  639m 107m  96m S    0  5.7   0:10.00 oracle                                

  637 oracle    15   0  629m  76m  73m S    0  4.0   0:04.31 oracle                     

 

 

二.  进程状态说明

2.1  R (task_running) : 可执行状态

       只有在该状态的进程才可能在CPU上运行。而同一时刻可能有多个进程处于可执行状态，这些进程的task_struct结构（进程控制块）被放入对应CPU的可执行队列中（一个进程最多只能出现在一个CPU的可执行队列中）。进程调度器的任务就是从各个CPU的可执行队列中分别选择一个进程在该CPU上运行。

       很多操作系统教科书将正在CPU上执行的进程定义为RUNNING状态、而将可执行但是尚未被调度执行的进程定义为READY状态，这两种状态在linux下统一为 TASK_RUNNING状态。

 

2.2  S (task_interruptible): 可中断的睡眠状态

       处于这个状态的进程因为等待某某事件的发生（比如等待socket连接、等待信号量），而被挂起。这些进程的task_struct结构被放入对应事件的等待队列中。当这些事件发生时（由外部中断触发、或由其他进程触发），对应的等待队列中的一个或多个进程将被唤醒。

       通过ps命令我们会看到，一般情况下，进程列表中的绝大多数进程都处于task_interruptible状态（除非机器的负载很高）。毕竟CPU就这么一两个，进程动辄几十上百个，如果不是绝大多数进程都在睡眠，CPU又怎么响应得过来。

 

2.3  D (task_uninterruptible): 不可中断的睡眠状态

       与task_interruptible状态类似，进程处于睡眠状态，但是此刻进程是不可中断的。不可中断，指的并不是CPU不响应外部硬件的中断，而是指进程不响应异步信号。
       绝大多数情况下，进程处在睡眠状态时，总是应该能够响应异步信号的。但是uninterruptible sleep 状态的进程不接受外来的任何信号，因此无法用kill杀掉这些处于D状态的进程，无论是”kill”, “kill -9″还是”kill -15″，这种情况下，一个可选的方法就是reboot。

 

       处于uninterruptible sleep状态的进程通常是在等待IO，比如磁盘IO，网络IO，其他外设IO，如果进程正在等待的IO在较长的时间内都没有响应，那么就被ps看到了，同时也就意味着很有可能有IO出了问题，可能是外设本身出了故障，也可能是比如挂载的远程文件系统已经不可访问了.

 

       而task_uninterruptible状态存在的意义就在于，内核的某些处理流程是不能被打断的。如果响应异步信号，程序的执行流程中就会被插入一段用于处理异步信号的流程（这个插入的流程可能只存在于内核态，也可能延伸到用户态），于是原有的流程就被中断了。

       在进程对某些硬件进行操作时（比如进程调用read系统调用对某个设备文件进行读操作，而read系统调用最终执行到对应设备驱动的代码，并与对应的物理设备进行交互），可能需要使用task_uninterruptible状态对进程进行保护，以避免进程与设备交互的过程被打断，造成设备陷入不可控的状态。这种情况下的task_uninterruptible状态总是非常短暂的，通过ps命令基本上不可能捕捉到。

 

       我们通过vmstat 命令中procs下的b 可以来查看是否有处于uninterruptible 状态的进程。 该命令只能显示数量。

 

       In computer operating systems terminology, a sleeping process can either be interruptible (woken via signals) or uninterruptible (woken explicitly). An uninterruptible sleep state is a sleep state that cannot handle a signal (such as waiting for disk or network IO (input/output)).

 

       When the process is sleeping uninterruptibly, the signal will be noticed when the process returns from the system call or trap.

       -- 这句是关键。 当处于uninterruptibly sleep 状态时，只有当进程从system 调用返回时，才通知signal。

 

       A process which ends up in “D” state for any measurable length of time is trapped in the midst of a system call (usually an I/O operation on a device — thus the initial in the ps output).

 

       Such a process cannot be killed — it would risk leaving the kernel in an inconsistent state, leading to a panic. In general you can consider this to be a bug in the device driver that the process is accessing.

 

2.4  T(task_stopped or task_traced)：暂停状态或跟踪状态

       向进程发送一个sigstop信号，它就会因响应该信号而进入task_stopped状态（除非该进程本身处于task_uninterruptible状态而不响应信号）。（sigstop与sigkill信号一样，是非常强制的。不允许用户进程通过signal系列的系统调用重新设置对应的信号处理函数。）
       向进程发送一个sigcont信号，可以让其从task_stopped状态恢复到task_running状态。

       当进程正在被跟踪时，它处于task_traced这个特殊的状态。“正在被跟踪”指的是进程暂停下来，等待跟踪它的进程对它进行操作。比如在gdb中对被跟踪的进程下一个断点，进程在断点处停下来的时候就处于task_traced状态。而在其他时候，被跟踪的进程还是处于前面提到的那些状态。

      

       对于进程本身来说，task_stopped和task_traced状态很类似，都是表示进程暂停下来。
       而task_traced状态相当于在task_stopped之上多了一层保护，处于task_traced状态的进程不能响应sigcont信号而被唤醒。只能等到调试进程通过ptrace系统调用执行ptrace_cont、ptrace_detach等操作（通过ptrace系统调用的参数指定操作），或调试进程退出，被调试的进程才能恢复task_running状态。

 

 

2.5 Z (task_dead - exit_zombie)：退出状态，进程成为僵尸进程

       在Linux进程的状态中，僵尸进程是非常特殊的一种，它是已经结束了的进程，但是没有从进程表中删除。太多了会导致进程表里面条目满了，进而导致系统崩溃，倒是不占用其他系统资源。    

       它已经放弃了几乎所有内存空间，没有任何可执行代码，也不能被调度，仅仅在进程列表中保留一个位置，记载该进程的退出状态等信息供其他进程收集，除此之外，僵尸进程不再占有任何内存空间。

      

       进程在退出的过程中，处于TASK_DEAD状态。在这个退出过程中，进程占有的所有资源将被回收，除了task_struct结构（以及少数资源）以外。于是进程就只剩下task_struct这么个空壳，故称为僵尸。

 

       之所以保留task_struct，是因为task_struct里面保存了进程的退出码、以及一些统计信息。而其父进程很可能会关心这些信息。比如在shell中，$?变量就保存了最后一个退出的前台进程的退出码，而这个退出码往往被作为if语句的判断条件。
       当然，内核也可以将这些信息保存在别的地方，而将task_struct结构释放掉，以节省一些空间。但是使用task_struct结构更为方便，因为在内核中已经建立了从pid到task_struct查找关系，还有进程间的父子关系。释放掉task_struct，则需要建立一些新的数据结构，以便让父进程找到它的子进程的退出信息。

 

       子进程在退出的过程中，内核会给其父进程发送一个信号，通知父进程来“收尸”。 父进程可以通过wait系列的系统调用（如wait4、waitid）来等待某个或某些子进程的退出，并获取它的退出信息。然后wait系列的系统调用会顺便将子进程的尸体（task_struct）也释放掉。

       这个信号默认是SIGCHLD，但是在通过clone系统调用创建子进程时，可以设置这个信号。

       如果他的父进程没安装SIGCHLD信号处理函数调用wait或waitpid()等待子进程结束，又没有显式忽略该信号，那么它就一直保持僵尸状态，子进程的尸体（task_struct）也就无法释放掉。

 

       如果这时父进程结束了，那么init进程自动会接手这个子进程，为它收尸，它还是能被清除的。但是如果如果父进程是一个循环，不会结束，那么子进程就会一直保持僵尸状态，这就是为什么系统中有时会有很多的僵尸进程。

 

       当进程退出的时候，会将它的所有子进程都托管给别的进程（使之成为别的进程的子进程）。托管的进程可能是退出进程所在进程组的下一个进程（如果存在的话），或者是1号进程。所以每个进程、每时每刻都有父进程存在。除非它是1号进程。1号进程，pid为1的进程，又称init进程。

linux系统启动后，第一个被创建的用户态进程就是init进程。它有两项使命：
       1、执行系统初始化脚本，创建一系列的进程（它们都是init进程的子孙）；
       2、在一个死循环中等待其子进程的退出事件，并调用waitid系统调用来完成“收尸”工作；

       init进程不会被暂停、也不会被杀死（这是由内核来保证的）。它在等待子进程退出的过程中处于task_interruptible状态，“收尸”过程中则处于task_running状态。

 

Unix/Linux 处理僵尸进程的方法：

       找出父进程号，然后kill 父进程，之后子进程（僵尸进程）会被托管到其他进程，如init进程，然后由init进程将子进程的尸体（task_struct）释放掉。

 

除了通过ps 的状态来查看Zombi进程，还可以用如下命令查看：

[oracle@rac1 ~]$ ps -ef|grep defun

oracle   13526 12825  0 16:48 pts/1    00:00:00 grep defun

oracle   28330 28275  0 May18 ?        00:00:00 [Xsession] <defunct>

 

僵尸进程解决办法：

（1）改写父进程，在子进程死后要为它收尸。

       具体做法是接管SIGCHLD信号。子进程死后，会发送SIGCHLD信号给父进程，父进程收到此信号后，执行 waitpid()函数为子进程收尸。这是基于这样的原理：就算父进程没有调用wait，内核也会向它发送SIGCHLD消息，尽管对的默认处理是忽略，如果想响应这个消息，可以设置一个处理函数。

（2）把父进程杀掉。

       父进程死后，僵尸进程成为"孤儿进程"，过继给1号进程init，init始终会负责清理僵尸进程．它产生的所有僵尸进程也跟着消失。如：

       kill -9 `ps -ef | grep "Process Name" | awk '{ print $3 }'`
       其中，“Process Name”为处于zombie状态的进程名。

（3）杀父进程不行的话，就尝试用skill -t TTY关闭相应终端，TTY是进程相应的tty号(终端号)。但是，ps可能会查不到特定进程的tty号，这时就需要自己判断了。
（4）重启系统，这也是最常用到方法之一。

 

 

2.6 X (task_dead - exit_dead)：退出状态，进程即将被销毁

       进程在退出过程中也可能不会保留它的task_struct。比如这个进程是多线程程序中被detach过的进程。或者父进程通过设置sigchld信号的handler为sig_ign，显式的忽略了sigchld信号。（这是posix的规定，尽管子进程的退出信号可以被设置为sigchld以外的其他信号。）
       此时，进程将被置于exit_dead退出状态，这意味着接下来的代码立即就会将该进程彻底释放。所以exit_dead状态是非常短暂的，几乎不可能通过ps命令捕捉到。

 

三. 进程状态变化说明

3.1 进程的初始状态

       进程是通过fork系列的系统调用（fork、clone、vfork）来创建的，内核（或内核模块）也可以通过kernel_thread函数创建内核进程。这些创建子进程的函数本质上都完成了相同的功能——将调用进程复制一份，得到子进程。（可以通过选项参数来决定各种资源是共享、还是私有。）
       那么既然调用进程处于task_running状态（否则，它若不是正在运行，又怎么进行调用？），则子进程默认也处于task_running状态。
       另外，在系统调用调用clone和内核函数kernel_thread也接受clone_stopped选项，从而将子进程的初始状态置为 task_stopped。

 

3.2 进程状态变迁

       进程自创建以后，状态可能发生一系列的变化，直到进程退出。而尽管进程状态有好几种，但是进程状态的变迁却只有两个方向——从task_running状态变为非task_running状态、或者从非task_running状态变为task_running状态。
       也就是说，如果给一个task_interruptible状态的进程发送sigkill信号，这个进程将先被唤醒（进入task_running状态），然后再响应sigkill信号而退出（变为task_dead状态）。并不会从task_interruptible状态直接退出。

       进程从非task_running状态变为task_running状态，是由别的进程（也可能是中断处理程序）执行唤醒操作来实现的。执行唤醒的进程设置被唤醒进程的状态为task_running，然后将其task_struct结构加入到某个cpu的可执行队列中。于是被唤醒的进程将有机会被调度执行。

 

而进程从task_running状态变为非task_running状态，则有两种途径：
       1、响应信号而进入task_stoped状态、或task_dead状态；
       2、执行系统调用主动进入task_interruptible状态（如nanosleep系统调用）、或task_dead状态（如exit系统调用）；或由于执行系统调用需要的资源得不到满足，而进入task_interruptible状态或task_uninterruptible状态（如select系统调用）。
显然，这两种情况都只能发生在进程正在cpu上执行的情况下。