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Appunti di informatica libera

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Capitolo 41. Situazione dei processi

Le informazioni sulla situazione dei processi vengono ottenute a partire dalla tabella dei processi messa a disposizione dal kernel. Dal momento che il meccanismo attraverso cui queste informazioni possono essere ottenute dal kernel non è standardizzato per tutti i sistemi Unix, questi programmi che ne permettono la consultazione hanno raramente un funzionamento conforme.

Il meccanismo utilizzato in particolare dal kernel Linux è quello del file system virtuale montato nella directory /proc/. A questo proposito, è il caso di osservare che il pacchetto dei programmi di servizio che permettono di conoscere lo stato dei processi è denominato Procps, in riferimento a questa particolarità del kernel Linux.

Tabella 41.1. Riepilogo dei programmi e dei file per conoscere la situazione dei processi in esecuzione.

Nome	Descrizione
ps	Elenca i processi in esecuzione.
pstree	Elenca i processi in esecuzione in modo strutturato.
top	Mostra l'utilizzo delle risorse da parte dei processi a intervalli regolari.
fuser	Elenca i processi che utilizzano file determinati.
uptime	Informa sul tempo di funzionamento e sul carico medio.
free	Genera un rapporto stringato sull'uso della memoria.

41.1 Process status

Il controllo dello stato dei processi esistenti avviene fondamentalmente attraverso l'uso di ps, ⁽¹⁾ pstree ⁽²⁾ e top. ⁽³⁾ Il primo mostra un elenco di processi e delle loro caratteristiche, il secondo un albero che rappresenta la dipendenza gerarchica dei processi e il terzo l'evolversi dello stato di questi.

ps e pstree rappresentano la situazione di un istante: il primo si presta per eventuali rielaborazioni successive, mentre il secondo è particolarmente adatto a seguire l'evoluzione di una catena di processi, specialmente quando a un certo punto si verifica una transizione nella proprietà dello stesso (UID).

# ps[Invio]

  PID TTY STAT  TIME COMMAND
  374   1 S    0:01 /bin/login -- root 
  375   2 S    0:00 /sbin/mingetty tty2 
  376   3 S    0:00 /sbin/mingetty tty3 
  377   4 S    0:00 /sbin/mingetty tty4 
  380   5 S    0:00 /sbin/mingetty tty5 
  382   1 S    0:00 -bash 
  444  p0 S    0:00 su 
  445  p0 S    0:00 bash 
  588  p0 R    0:00 ps

$ pstree -u -p[Invio]

init(1)-+-atd(868,daemon)
        |-bdflush(6)
        |-boa(728,www-data)
        |-cron(871)
        |-devfsd(40)
        |-diskmond(812)
        |-getty(879)
        |-getty(882)
...
        |-sh(881,tizio)---startx(889)---xinit(900)-+-XFree86(901,root)
        |                                          `-xinitrc(905)---fvwm2(907)
...
        `-xinetd(857)

top invece è un programma che impegna un terminale (o una finestra di terminale all'interno del sistema grafico) per mostrare costantemente l'aggiornamento della situazione. Si tratta quindi di un controllo continuo, con l'aggiunta però della possibilità di interferire con i processi inviandovi dei segnali o cambiandone il valore nice.

Figura 41.1. Il programma top.

 10:13pm  up 58 min,  5 users,  load average: 0.09, 0.03, 0.01
67 processes: 65 sleeping, 2 running, 0 zombie, 0 stopped
CPU states:  5.9% user,  0.7% system,  0.0% nice, 93.5% idle
Mem:   62296K av,  60752K used,   1544K free,  36856K shrd,  22024K buff
Swap: 104416K av,      8K used, 104408K free                 16656K cached

  PID USER     PRI  NI  SIZE  RSS SHARE STAT  LIB %CPU %MEM   TIME COMMAND
  588 root      16   0  6520 6520  1368 R       0  5.1 10.4   0:02 X
  613 daniele    6   0   736  736   560 R       0  1.3  1.1   0:00 top
  596 daniele    1   0  1108 1108   872 S       0  0.1  1.7   0:00 fvwm2
    1 root       0   0   388  388   336 S       0  0.0  0.6   0:08 init
    2 root       0   0     0    0     0 SW      0  0.0  0.0   0:00 kflushd
    3 root       0   0     0    0     0 SW      0  0.0  0.0   0:00 kswapd
   82 root       0   0   352  352   300 S       0  0.0  0.5   0:00 kerneld
  139 root       0   0   448  448   364 S       0  0.0  0.7   0:00 syslogd
  148 root       0   0   432  432   320 S       0  0.0  0.6   0:00 klogd
  159 daemon     0   0   416  416   340 S       0  0.0  0.6   0:00 atd
  170 root       0   0   484  484   400 S       0  0.0  0.7   0:00 crond
  181 bin        0   0   336  336   268 S       0  0.0  0.5   0:00 portmap
  204 root       0   0   404  404   336 S       0  0.0  0.6   0:00 inetd

41.1.1 Intestazioni

I programmi che visualizzano la situazione dei processi, utilizzano spesso delle sigle per identificare alcune caratteristiche. La tabella 41.2 ne descrive alcune.

Tabella 41.2. Elenco di alcune delle sigle utilizzate dai programmi che permettono di consultare lo stato dei processi in esecuzione.

Sigla	Descrizione
UID	Il numero di UID dell'utente proprietario del processo.
PID	Il numero del processo, cioè il PID.
PPID	Il PID del processo genitore (quello da cui ha avuto origine).
USER	Il nome dell'utente proprietario del processo.
PRI	La priorità del processo.
NI	Il valore nice.
SIZE	La dimensione dell'immagine del processo in memoria (virtuale).
RSS	La dimensione della memoria RAM utilizzata effettivamente.
SWAP	La dimensione della memoria virtuale utilizzata.
SHARE	La quantità di memoria condivisa utilizzata dal processo.
WCHAN	L'evento per cui il processo è in attesa.
STAT	Lo stato del processo.
TT	Il terminale, se il processo ne utilizza uno.
TIME	Il tempo totale di utilizzo della CPU.
CTIME	Il tempo di CPU sommando anche l'utilizzo da parte dei processi figli.
COMMAND	Il comando utilizzato per avviare il processo.

In particolare, lo stato del processo rappresentato dalla sigla STAT, viene descritto da una o più lettere alfabetiche il cui significato viene riassunto nella tabella 41.3.

Tabella 41.3. Lo stato del processo espresso attraverso una o più lettere alfabetiche.

Lettera	Stato
R	In funzione (residente in memoria).
S	In pausa o dormiente.
D	In pausa non interrompibile.
T	Sospeso.
Z	Zombie.
W	Non utilizza memoria (è spostato completamente nella memoria virtuale).
N	Ha un valore nice positivo (in pratica è rallentato).

41.1.2 $ ps

ps [opzioni] [pid... ]

Visualizza un elenco dei processi in corso di esecuzione. Se non viene specificato diversamente, si ottiene solo l'elenco dei processi che appartengono all'utente. Dopo le opzioni possono essere indicati esplicitamente i processi (in forma dei numeri PID) in modo da ridurre a loro l'elenco ottenuto.

Tabella 41.4. Elenco di alcune delle chiavi di ordinamento utilizzabili con l'opzione O, oppure --sort di ps.

Chiave	Chiave	Descrizione
c	cmd	Nome dell'eseguibile.
C	cmdline	Riga di comando completa.
o	session	Numero di sessione.
p	pid	PID.
P	ppid	PPID.
r	rss	RSS (memoria residente utilizzata).
t	tty	Terminale.
T	start_time	Orario di inizio del processo.
U	uid	UID.
u	user	Nominativo dell'utente
y	priority	Priorità.

Segue la descrizione di alcune opzioni. Si osservi che le opzioni rappresentate da un carattere singolo, possono iniziare eventualmente con un trattino, come avviene nella maggior parte dei comandi Unix, ma si tratta di un'eccezione, dal momento che il programma ps standard non le utilizza.

Opzione	Descrizione
`l`	Emette un elenco lungo, composto in sostanza da più elementi informativi.
`u`	Formato utente: viene indicato in particolare l'utente a cui appartiene ogni processo e l'ora di inizio in cui il processo è stato avviato.
`f`	Visualizza la dipendenza gerarchica tra i processi in modo semplificato.
`a`	Visualizza anche i processi appartenenti agli altri utenti.
`r`	Emette l'elenco dei soli processi in esecuzione effettivamente, escludendo così quelli che per qualunque motivo sono in uno stato di pausa.
`h`	Elimina l'intestazione dall'elenco. Può essere utile quando si vuole elaborare in qualche modo l'elenco.
`tx`	Permette di ottenere l'elenco dei processi associati al terminale `x`. Per identificare un terminale, si può utilizzare il nome del file di dispositivo corrispondente, senza il percorso precedente (`/dev/`), oppure la sigla ottenuta dal nome eliminando il prefisso `tty`.
`e`	Mostra l'ambiente particolare del processo dopo la riga di comando.
`w`	Se la riga è troppo lunga consente la visualizzazione di una riga in più: l'opzione può essere indicata più volte in modo da specificare quante righe aggiuntive possono essere utilizzate.
`O[+\|-]chiave[[+\|-]chiave]...` `--sort=[+\|-]chiave`_<-' ^`->`[,[+\|-]chiave]...`	Permette di ottenere un risultato ordinato in base alle chiavi di ordinamento specificate. Le chiavi di ordinamento sono composte da una sola lettera nel caso si usi l'opzione `O`, mentre sono rappresentate da una parola nel caso dell'opzione `--sort`. Il segno `+` (sottinteso) indica un ordinamento crescente, mentre il segno `-` indica un ordinamento decrescente. Le chiavi di ordinamento sono indicate simbolicamente in base all'elenco (parziale) visibile nella tabella 41.4.

Segue la descrizione di alcuni esempi.

$ ps

Elenca i processi appartenenti all'utente che dà il comando.
$ ps a l

Elenca tutti i processi utilizzando un formato più ampio in modo da fornire più dettagli sui processi.
$ ps a r

Elenca tutti i processi in funzione escludendo quelli in pausa.
$ ps a l OUr

Elenca tutti i processi in formato allargato e riordinato per UID (numero utente) e quindi in base alla dimensione residente in memoria dei processi.
$ ps a l --sort=uid,rss

Equivalente all'esempio precedente.

41.1.3 $ pstree

pstree [opzioni] [PID | utente]

Visualizza uno schema ad albero dei processi in corso di esecuzione. È possibile specificare un numero di processo (PID), oppure il nome di un utente per limitare l'analisi. Di solito, quando da uno stesso genitore si diramano diversi processi con lo stesso nome, questi vengono raggruppati. Per cui:

init---4*[agetty]

rappresenta un gruppo di quattro processi agetty, tutti discendenti da Init.

Opzione	Descrizione
`-a`	Mostra tutta la riga di comando e non solo il nome del processo.
`-c`	Disabilita l'aggregazione dei processi con lo stesso nome derivanti dallo stesso genitore.
`-h`	Evidenzia il processo corrente e i suoi predecessori (antenati).
`-l`	Visualizza senza troncare le righe troppo lunghe.
`-p`	Mostra i PID.
`-u`	Mostra la transizione degli UID, quando da un genitore appartenente a un certo utente, viene generato un processo che appartiene a un altro.

41.1.4 $ top

top [opzioni]

Visualizza la situazione sull'utilizzo delle risorse di sistema attraverso una tabella dell'attività principale della CPU, cioè dei processi che la impegnano maggiormente. Lo schema viene aggiornato a brevi intervalli, di conseguenza, impegna un terminale. Durante il suo funzionamento, top accetta dei comandi espressi con un carattere singolo.

Opzione	Descrizione
`-d secondi_di_dilazione`	Permette di specificare l'intervallo di tempo in secondi che viene lasciato trascorrere tra un aggiornamento e l'altro della tabella. Se non viene indicato questo argomento, l'intervallo di tempo tra gli aggiornamenti della tabella è di cinque secondi.
`-q`	Permette all'utente `root` di richiedere un aggiornamento della tabella in modo continuo, senza intervalli di pausa.
`-s`	Disabilita la possibilità di utilizzare alcuni comandi in modo interattivo. Può essere utile quando si vuole lasciare funzionare `top` in un terminale separato evitando incidenti.
`-i`	Permette di visualizzare anche i processi inattivi o zombie.
`-c`	Permette di visualizzare la riga di comando, invece del solo nome del programma.

top accetta una serie di comandi interattivi, espressi da un carattere singolo, che sono descritti nella tabella successiva.

Comando interattivo	Descrizione
`h \| ?`	La lettera `h` o il simbolo `?` fanno apparire un breve riassunto dei comandi e lo stato delle modalità di funzionamento.
`k`	Permette di inviare un segnale a un processo che verrà indicato successivamente. Se il segnale non viene specificato, viene inviato `SIGTERM`.
`i`	Abilita o disabilita la visualizzazione dei processi inattivi e dei processi zombie.
`n \| #`	Cambia la quantità di processi da visualizzare. Il numero che esprime questa quantità viene richiesto successivamente. Il valore predefinito di questa quantità è zero, che corrisponde al numero massimo in base alle righe a disposizione sullo schermo (o sulla finestra) del terminale.
`q`	Termina l'esecuzione di `top`.
`r`	Permette di modificare il valore nice di un processo determinato. Dopo l'inserimento della lettera `r`, viene richiesto il PID del processo su cui agire e il valore nice. Un valore nice positivo peggiora le prestazioni di esecuzione di un processo, mentre un valore negativo, che però può essere attribuito solo dall'utente `root`, migliora le prestazioni. Se non viene specificato il valore nice, si intende 10.
`S`	Attiva o disattiva la modalità di visualizzazione cumulativa, con la quale, la statistica sull'utilizzo di risorse da parte di ogni processo, tiene conto anche di quello dei processi figli.
`s`	Cambia la durata, espressa in secondi, dell'intervallo tra un aggiornamento e l'altro dei valori visualizzati. L'utente `root` può attribuire il valore zero che implica un aggiornamento continuo. Il valore predefinito di questa durata è di cinque secondi.
`f \| F`	Permette di aggiungere o eliminare alcuni campi nella tabella dei processi.

41.2 Accesso ai file

A volte è importante conoscere se un file è utilizzato da qualche processo. Per questo si possono utilizzare i programmi Fuser ⁽⁴⁾ e Lsof, ⁽⁵⁾ che sono in grado di dare qualche informazione aggiuntiva del modo in cui tale file viene utilizzato.

41.2.1 Fuser

Fuser si compone in pratica dell'eseguibile fuser, che si utilizza con la sintassi seguente:

fuser [opzioni] file...

Il compito normale di Fuser è quello di elencare i processi che utilizzano i file indicati come argomento. In alternativa, fuser permette anche di inviare un segnale ai processi che utilizzano un gruppo di file determinato, con l'opzione -k.

L'eseguibile fuser potrebbe trovarsi nella directory /usr/sbin/, ma in tal caso può essere utilizzato anche dagli utenti comuni per buona parte delle sue funzionalità.

Quando si utilizza Fuser per ottenere l'elenco dei processi che accedono a file determinati, i numeri di questi processi sono abbinati a una lettera che indica il modo in cui accedono:

Lettera	Descrizione
`c`	directory corrente;
`e`	eseguibile in esecuzione;
`f`	file aperto (spesso questa lettera non viene mostrata affatto);
`r`	directory radice;
`m`	file mappato in memoria o libreria condivisa.

L'eseguibile fuser restituisce il valore zero quando tra i file indicati come argomento ne esiste almeno uno che risulta utilizzato da un processo.

Opzione	Descrizione
`-a`	Mostra tutti i file indicati nell'argomento, anche se non sono utilizzati da alcun processo. Normalmente, `fuser` mostra solo i file in uso.
`-k`	Invia un segnale ai processi. Se non viene specificato diversamente attraverso l'opzione `-segnale`, si utilizza il segnale `SIGKILL`.
`-segnale`	Permette di specificare il segnale da inviare con l'opzione `-k`. In pratica, si tratta di un trattino seguito dal segnale espresso in forma numerica o in forma simbolica (per esempio `-TERM`).
`-l`	Elenca i nomi dei segnali conosciuti.
`-m`	Utilizzando questa opzione può essere indicato solo un nome di file, il quale può essere un file di dispositivo, riferito a un'unità di memorizzazione montata nel file system, o una directory che costituisce il punto di innesto della stessa. Quello che si ottiene è l'indicazione di tutti i processi che accedono a quella unità di memorizzazione.
`-u`	Viene aggiunta l'indicazione dell'utente proprietario di ogni processo.
`-v`	Mostra una tabellina dei processi abbinati ai file, in forma più chiara rispetto alla visualizzazione normale.
`-s`	Disabilita qualunque emissione di informazioni. Viene utilizzato quando tutto ciò che conta è il solo valore restituito dal programma.

Segue la descrizione di alcuni esempi.

# fuser *

Mostra i processi che accedono ai file della directory corrente.
# fuser -k /usr/games/*

Elimina tutti i processi che utilizzano file nella directory /usr/games/.

Uno script può utilizzare fuser nel modo seguente per verificare che un file non sia utilizzato da alcun processo prima di eseguire una qualche azione su di esso.

#!/bin/sh

MIO_FILE=./mio_file

if fuser -s $MIO_FILE
then
    echo "Il file $MIO_FILE è in uso";
else
    # esegue qualche azione sullo stesso
    ...
fi

41.2.2 Lsof

Lsof si utilizza con la sintassi seguente:

lsof [opzioni] [file]...

Come si può vedere dal modello, con Lsof non è obbligatoria l'indicazione di un file o di una directory, perché in mancanza di queste informazioni, viene mostrato un elenco completo di file e directory aperte. Questa caratteristica di Lsof facilita la ricerca di file aperti all'interno di una certa posizione della gerarchia del file system (probabilmente scorrendo l'elenco dei file con l'aiuto di less), quando si cerca di smontare un disco e non si riesce perché un programma lo sta utilizzando.

Per approfondire l'uso di Lsof, si può leggere la pagina di manuale lsof(8).

41.3 Informazioni riepilogative

Oltre alle informazioni dettagliate sui processi possono essere interessanti delle informazioni riassuntive dell'uso delle risorse di sistema. In particolare si usano uptime ⁽⁶⁾ e free. ⁽⁷⁾ Il primo permette di conoscere da quanto tempo è in funzione il sistema senza interruzioni, il secondo mostra l'utilizzo della memoria.

$ uptime[Invio]

  5:10pm  up  2:21,  6 users,  load average: 0.45, 0.48, 0.41

$ free[Invio]

             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:         22724      22340        384      13884       3664       5600
-/+ buffers:            13076       9648
Swap:        16628       6248      10380

41.3.1 $ uptime

uptime [opzioni]

Emette una sola riga contenente:

l'orario attuale;
da quanto tempo è in funzione il sistema;
il carico medio di sistema dell'ultimo minuto, degli ultimi cinque minuti e degli ultimi 15 minuti.

41.3.2 $ free

free [opzioni]

free emette attraverso lo standard output una serie di informazioni relative alla memoria reale e virtuale (swap).

Opzione	Descrizione
`-b`	I valori vengono espressi in byte.
`-k`	I valori vengono espressi in kibibyte (simbolo: Kibyte) e si tratta della modalità predefinita.
`-t`	Visualizza anche una riga contenente i totali.
`-o`	Disabilita il cosiddetto aggiustamento dei buffer. Normalmente, senza questa opzione, la memoria tampone, ovvero quella destinata ai buffer, viene considerata libera.
`-s secondi_di_dilazione`	Permette di ottenere un aggiornamento continuo a intervalli regolari stabiliti dal numero di secondi indicato come argomento. Questo numero può essere anche decimale.

41.4 Controllo diagnostico

Alle volte può essere utile un controllo maggiore su ciò che fa un programma durante il suo funzionamento. Per questo viene in aiuto Strace, ⁽⁸⁾ che consente di avviare un altro comando e di controllarne le chiamate di sistema e l'uso dei segnali.

Strace si utilizza in pratica attraverso l'eseguibile strace, secondo il modello sintattico seguente:

strace [opzioni] comando [opzioni_del_comando]

Le opzioni a disposizione dell'eseguibile strace sono numerose, ma qui vale la pena di indicarne solo una: -o, con la quale si specifica il file all'interno del quale inserire le informazioni ottenute durante il funzionamento del comando che viene avviato. Si osservi l'esempio seguente:

$ strace -o /tmp/ls.strace ls[Invio]

Come si può intendere, si vuole vedere cosa succede avviando il programma ls senza argomenti. Il file /tmp/ls.strace che si ottiene potrebbe essere simile all'estratto seguente:

execve("/bin/ls", ["ls"], [/* 15 vars */]) = 0
uname({sys="Linux", node="dinkel", ...}) = 0
brk(0)                                  = 0x8058a88
open("/etc/ld.so.preload", O_RDONLY)    = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY)      = 3
...
write(1, "bin   dos   lib\t\tnano-hdb1.tar.g"..., 56) = 56
write(1, "boot  etc   lost+found\topt\t\t  sb"..., 52) = 52
write(1, "dev   home  mnt\t\tproc\t\t  SKELETO"..., 52) = 52
munmap(0x40012000, 4096)                = 0
exit_group(0)                           = ?

Nell'estratto mostrato si vede solo l'inizio e la fine del file. In particolare, all'inizio si riconosce l'utilizzo di file all'interno della directory /etc/; nella parte mancante si potrebbero notare anche i riferimenti alle librerie; infine, si vede il risultato emesso dal programma, costituito dall'elenco di file e directory, quindi la conclusione del programma stesso.

Strace può essere utile anche per chi non ha grande esperienza, per esempio per sapere dove un certo programma va a cercare certi file, o comunque per scoprire cosa c'è che impedisce il funzionamento di un programma.

1) Procps ps GNU LGPL

2) Psmisc software libero con licenza speciale

3) Procps top GNU GPL

4) Psmisc GNU GPL

5) Lsof software libero con licenza speciale

6) Procps uptime GNU GPL

7) Procps free GNU GPL

8) Strace software libero con licenza speciale

Dovrebbe essere possibile fare riferimento a questa pagina anche con il nome situazione_dei_processi.html

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