Linux shell编程学习笔记59： ps 获取系统进程信息，类似于Windows系统中的tasklist 命令

0 前言

系统进程信息是电脑网络信息安全检查中的一块重要内容，对于使用Linux和基于Linux作为操作系统的电脑来说，可以使用ps命令。

1 ps命令 的功能、格式和选项说明

1.1 ps命令 的功能

Linux 中的ps（意为：process status）命令用于显示当前进程的状态，类似于Windows系统中的tasklist 命令，我们可以查看系统中运行的进程信息，包括进程的ID、父进程ID、CPU和内存占用等信息，并可以根据需求进行进一步的过滤和排序。

我们可以使用命令 ps --help 来查看ps命令的帮助信息。

[purpleendurer @ bash ~ ] ps --helpUsage:ps [options]Try 'ps --help <simple|list|output|threads|misc|all>'or 'ps --help <s|l|o|t|m|a>'for additional help text.For more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 

 1.2 ps命令的格式

ps [选项]   

1.3 ps命令的选项

 ps命令的选项非常多。

[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help simpleUsage:ps [options]Basic options:-A, -e               all processes-a                   all with tty, except session leadersa                   all with tty, including other users-d                   all except session leaders-N, --deselect       negate selectionr                   only running processesT                   all processes on this terminalx                   processes without controlling ttysFor more details see ps(1).

 

[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help listUsage:ps [options]Selection by list:-C <command>         command name-G, --Group <GID>    real group id or name-g, --group <group>  session or effective group name-p, p, --pid <PID>   process id--ppid <PID>  parent process id-q, q, --quick-pid <PID>process id (quick mode)-s, --sid <session>  session id-t, t, --tty <tty>   terminal-u, U, --user <UID>  effective user id or name-U, --User <UID>     real user id or nameThe selection options take as their argument either:a comma-separated list e.g. '-u root,nobody' ora blank-separated list e.g. '-p 123 4567'For more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 

[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help outputUsage:ps [options]Output formats:-F                   extra full-f                   full-format, including command linesf, --forest         ascii art process tree-H                   show process hierarchy-j                   jobs formatj                   BSD job control format-l                   long formatl                   BSD long format-M, Z                add security data (for SELinux)-O <format>          preloaded with default columnsO <format>          as -O, with BSD personality-o, o, --format <format>user-defined formats                   signal formatu                   user-oriented formatv                   virtual memory formatX                   register format-y                   do not show flags, show rss vs. addr (used with -l)--context        display security context (for SELinux)--headers        repeat header lines, one per page--no-headers     do not print header at all--cols, --columns, --width <num>set screen width--rows, --lines <num>set screen heightFor more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 

[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help threadsUsage:ps [options]Show threads:H                   as if they were processes-L                   possibly with LWP and NLWP columns-m, m                after processes-T                   possibly with SPID columnFor more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 

[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help miscUsage:ps [options]Miscellaneous options:-c                   show scheduling class with -l optionc                   show true command namee                   show the environment after commandk,    --sort        specify sort order as: [+|-]key[,[+|-]key[,...]]L                   show format specifiersn                   display numeric uid and wchanS,    --cumulative  include some dead child process data-y                   do not show flags, show rss (only with -l)-V, V, --version     display version information and exit-w, w                unlimited output width--help <simple|list|output|threads|misc|all>display help and exitFor more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 

[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help allUsage:ps [options]Basic options:-A, -e               all processes-a                   all with tty, except session leadersa                   all with tty, including other users-d                   all except session leaders-N, --deselect       negate selectionr                   only running processesT                   all processes on this terminalx                   processes without controlling ttysSelection by list:-C <command>         command name-G, --Group <GID>    real group id or name-g, --group <group>  session or effective group name-p, p, --pid <PID>   process id--ppid <PID>  parent process id-q, q, --quick-pid <PID>process id (quick mode)-s, --sid <session>  session id-t, t, --tty <tty>   terminal-u, U, --user <UID>  effective user id or name-U, --User <UID>     real user id or nameThe selection options take as their argument either:a comma-separated list e.g. '-u root,nobody' ora blank-separated list e.g. '-p 123 4567'Output formats:-F                   extra full-f                   full-format, including command linesf, --forest         ascii art process tree-H                   show process hierarchy-j                   jobs formatj                   BSD job control format-l                   long formatl                   BSD long format-M, Z                add security data (for SELinux)-O <format>          preloaded with default columnsO <format>          as -O, with BSD personality-o, o, --format <format>user-defined formats                   signal formatu                   user-oriented formatv                   virtual memory formatX                   register format-y                   do not show flags, show rss vs. addr (used with -l)--context        display security context (for SELinux)--headers        repeat header lines, one per page--no-headers     do not print header at all--cols, --columns, --width <num>set screen width--rows, --lines <num>set screen heightShow threads:H                   as if they were processes-L                   possibly with LWP and NLWP columns-m, m                after processes-T                   possibly with SPID columnMiscellaneous options:-c                   show scheduling class with -l optionc                   show true command namee                   show the environment after commandk,    --sort        specify sort order as: [+|-]key[,[+|-]key[,...]]L                   show format specifiersn                   display numeric uid and wchanS,    --cumulative  include some dead child process data-y                   do not show flags, show rss (only with -l)-V, V, --version     display version information and exit-w, w                unlimited output width--help <simple|list|output|threads|misc|all>display help and exitFor more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 

[purpleendurer @ bash ~ ] ps --help aUsage:ps [options]Basic options:-A, -e               all processes-a                   all with tty, except session leadersa                   all with tty, including other users-d                   all except session leaders-N, --deselect       negate selectionr                   only running processesT                   all processes on this terminalx                   processes without controlling ttysSelection by list:-C <command>         command name-G, --Group <GID>    real group id or name-g, --group <group>  session or effective group name-p, p, --pid <PID>   process id--ppid <PID>  parent process id-q, q, --quick-pid <PID>process id (quick mode)-s, --sid <session>  session id-t, t, --tty <tty>   terminal-u, U, --user <UID>  effective user id or name-U, --User <UID>     real user id or nameThe selection options take as their argument either:a comma-separated list e.g. '-u root,nobody' ora blank-separated list e.g. '-p 123 4567'Output formats:-F                   extra full-f                   full-format, including command linesf, --forest         ascii art process tree-H                   show process hierarchy-j                   jobs formatj                   BSD job control format-l                   long formatl                   BSD long format-M, Z                add security data (for SELinux)-O <format>          preloaded with default columnsO <format>          as -O, with BSD personality-o, o, --format <format>user-defined formats                   signal formatu                   user-oriented formatv                   virtual memory formatX                   register format-y                   do not show flags, show rss vs. addr (used with -l)--context        display security context (for SELinux)--headers        repeat header lines, one per page--no-headers     do not print header at all--cols, --columns, --width <num>set screen width--rows, --lines <num>set screen heightShow threads:H                   as if they were processes-L                   possibly with LWP and NLWP columns-m, m                after processes-T                   possibly with SPID columnMiscellaneous options:-c                   show scheduling class with -l optionc                   show true command namee                   show the environment after commandk,    --sort        specify sort order as: [+|-]key[,[+|-]key[,...]]L                   show format specifiersn                   display numeric uid and wchanS,    --cumulative  include some dead child process data-y                   do not show flags, show rss (only with -l)-V, V, --version     display version information and exit-w, w                unlimited output width--help <simple|list|output|threads|misc|all>display help and exitFor more details see ps(1).
[purpleendurer @ bash ~ ] 

ps命令的选项分为基本选项、列表选项、输出格式选项、显示线程选项和杂项五类，如下：

基本选项	功能
-A	显示所有的进程，包括前台的、后台的、其他用户的进程，跟-e的效果相同
-a	显示所有终端下除了session leaders外的所有进程（ssh登录的shell是一种session leader）
a	显示所有终端主机下存在的进程，包括session leaders进程
-d	显示除了session leaders外的进程
-e	显示所有的进程，包括前台的、后台的、其他用户的进程，跟-A的效果相同
-N --deselect	否定选择
r	仅显示终端主机正在执行中的程序
T	显示当前终端主机下的所有程序
-x	显示所有程序，不以终端机来区分。通常与 a 这个参数一起使用，可列出较完整信息
列表选项	功能
-C <command>	显示命令名
-G --Group <GID>	显示真实的组 ID 或名称
-g --group <group>	显示会话或有效组名称
-p p --pid <PID>	显示进程ID
--ppid <PID>	显示父进程ID
-q q --quick-pid <PID>	显示进程 id (快速模式)
-s --sid <session>	显示会话ID
-t t --tty <tty>	显示终端
-u [<UID>] u <UID> --user <UID>	显示指定UID的有效用户的进程状态，未指定UID则显示当前用户的进程状态
-U <UID>   --User <UID>	显示指定UID的真实用户的进程状态
输出格式选项	功能
--context	显示安全上下文(用于 SELinux)
--cols <num> --columns <num>	设置屏幕宽度
-F
-f	把进程的所有信息都显示出来，包括命令行
f --forest	用ASCII字符显示树状结构
--format <format>	用户定义的格式
-H	显示进程层次结构
--headers	重复标题行，每页一行
-j	作业格式
j	BSD 作业控制格式
-l	较长、较详细的格式
l	BSD的长格式
--lines <num>	设置屏幕高度
-M	添加安全数据（适用于 SELinux）
--no-headers	不打印标题
-O <format>	预加载默认列
O <format>	与-O相似，但是具有BSD
-o <format> o <format>	与--format 相同，用户定义的格式
--rows <num>	设置屏幕高度
s	信号格式
u	面向用户的格式
v	虚拟内存格式
--width <num>	设置屏幕宽度
X	寄存器格式
-y	不显示标志，显示 RSS 与 ADDR（与 -l 一起使用）
显示线程选项	功能
H	就好像它们是过程一样
-L	可能带有 LWP 和 NLWP 列
-m m	处理后
-T	可能与 SPID 列
杂项	功能
-c	显示调度类（与-l 选项使用）
--cumulative	包括一些死亡子进程数据
c	显示真命令名
e	命令后显示环境
--help <simple|list|output|threads|misc|all>	显示帮助和退出
k	将排序顺序指定为: [ + |-] key [ ，[ + |-] key [ ，... ]]
L	显示格式说明符
n	显示数字 uid 和 wchan
S	包括一些死亡子进程数据，与 --cumulative 相同
--sort	将排序顺序指定为: [ + |-] key [ ，[ + |-] key [ ，... ]]
-y	不显示标志，显示 rss (只与-l配合使用)
-V V --version	显示版本信息并退出
-w w	无限输出宽度

2.进程的PID、PPID，PGID和SID

在Linux中，每个进程都有多个与之关联的 ID，包括：

2.1 进程 ID （Process ID，PID）

这是标识进程的任意数字。每个进程都有一个唯一的 ID，但在进程退出并且父进程检索到退出状态后，该进程 ID 将被释放以供新进程重用。

2.2 父进程 ID （Parent Process ID ，PPID）

这只是启动相关进程的进程的 PID。如果父进程在子进程之前退出，则子进程的 PPID 将更改为另一个进程（通常为 PID 1）。

2.3 进程组 ID （Process Group ID，PGID）

进程组领导者的 PID。如果 PID == PGID，则此进程是进程组的领导者。

2.4 会话 ID （Session ID，SID）

这只是会话领导者的 PID。如果 PID == SID，则此进程是会话领导者。

会话和进程组只是将许多相关进程视为一个单元的方法。进程组的所有成员始终属于同一会话，但一个进程可能具有多个进程组。

通常，一个 shell 就是一个会话领导者，该 shell 执行的每个命令进程都将是一个进程组。这是为了在shell退出时很容易杀死shell的子进程。

3 Linux进程的状态

linux中进程有以下几种状态：

1. R——Runnable（运行）：正在运行或在运行队列中等待。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。
2. S——sleeping（中断）：休眠中，受阻，在等待某个条件的形成或接收到信号。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。
3. D——uninterruptible sleep(不可中断)：收到信号不唤醒和不可运行，进程必须等待直到有中断发生。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。
4. Z——zombie（僵死）：进程已终止，但进程描述还在，直到父进程调用wait4()系统调用后释放。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。
5. T——traced or stoppd(停止)：进程收到SiGSTOP，SIGSTP，SIGTOU信号后停止运行。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。
6. W： 进入内存交换（从内核2.6开始无效）
7. X——TASK_DEAD – EXIT_DEAD（死亡的任务-退出死亡)：退出状态，进程即将被销毁。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。
8. <：   高优先级
9. N：  低优先级
10. L：  有些页被锁进内存
11. s：   包含子进程
12. \+： 位于后台的进程组
13. l   ： 多线程，克隆线程

4 ps 命令实例

4.1  ps -A

[purpleendurer @ bash ~] ps -APID TTY          TIME CMD1 pts/0    00:00:00 zsh47 pts/1    00:00:00 zsh72 pts/2    00:00:00 zsh100 pts/1    00:00:00 bash115 pts/3    00:00:00 zsh142 pts/4    00:00:00 zsh169 pts/5    00:00:00 zsh194 pts/6    00:00:00 zsh222 pts/6    00:00:00 bash237 pts/6    00:00:00 ps
[purpleendurer @ bash ~] 

命令列出了10条进程信息 

包括4列内容，其中：

1. PID：进程ID
2. TTY：与进程关联的终端，涵盖pts/0~pts/6。如果是？，就是与终端无关的进程，即后台服务，意味着它不依赖于终端。
3. TIME：进程从触发开始所运行的时间
4. CMD：启动进程的命令

4.2 ps -a

[purpleendurer @ bash ~] ps -aPID TTY          TIME CMD100 pts/1    00:00:00 bash222 pts/6    00:00:00 bash238 pts/6    00:00:00 ps
[purpleendurer @ bash ~] 

与2.1相比，命令列只出了3个进程，TTY分别为pts/1、pts/6。

4.3 ps a

[purpleendurer @ bash ~] ps aPID TTY      STAT   TIME COMMAND1 pts/0    Ss+    0:00 /bin/zsh47 pts/1    Ss     0:00 /bin/zsh72 pts/2    Ss+    0:00 /bin/zsh100 pts/1    S+     0:00 bash115 pts/3    Ss+    0:00 /bin/zsh142 pts/4    Ss+    0:00 /bin/zsh169 pts/5    Ss+    0:00 /bin/zsh194 pts/6    Ss     0:00 /bin/zsh222 pts/6    S      0:00 bash239 pts/6    R+     0:00 ps a
[purpleendurer @ bash ~] 

命令列出了10个进程 ，数量与 2.1相同，比2.2 不仅多了7个进程信息，包括了TTY值为pts/0、pts/2、pts/3、pts/4和pts/5的进程信息，而且在信息项数量上，也多了1列，即：

STAT（即：状态）。

4.4 ps -d

[purpleendurer @ bash ~ ]ps -dPID TTY          TIME CMD102 pts/1    00:00:00 bash115 pts/1    00:00:00 ps
[purpleendurer @ bash ~ ]ps -aPID TTY          TIME CMD102 pts/1    00:00:00 bash116 pts/1    00:00:00 ps
[purpleendurer @ bash ~ ]

 

从命令返回信息来看，-d 和 -a选项还是有一些差别的。

4.5 ps -f

[purpleendurer @ bash ~ ]ps -f
UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
csdn          47       0  0 23:24 pts/1    00:00:00 /bin/zsh
csdn         106      47  0 23:24 pts/1    00:00:00 bash
csdn         120     106  0 23:24 pts/1    00:00:00 ps -f
[purpleendurer @ bash ~ ]

返回的信息中有8列，其中多出的3列是：

1. PPID  ：父进程ID
2. C        ： CPU?
3. STIME：进程触发的时间

 通过对比PID和PPID，我们可以看出进程之间的父子衍生关系。

2.5 ps -F

[purpleendurer @ bash ~ ]ps -F
UID          PID    PPID  C    SZ   RSS PSR STIME TTY          TIME CMD
csdn          47       0  0 10039  5044   0 23:24 pts/1    00:00:00 /bin/zsh
csdn         106      47  0  3781  3488   0 23:24 pts/1    00:00:00 bash
csdn         119     106  0 13763  3808   0 23:24 pts/1    00:00:00 ps -F

返回信息包括11列，比 2.4 多了3列：

1. SZ  ：进程核心映像的页面大小
2. RSS：驻留空间的大小。显示当前常驻内存的程序的K字节数。
3. PSR：绑定内核线程的处理器(如果有)的逻辑处理器号

4.6 ps -aux

[purpleendurer @ bash ~ ]ps -aux
USER         PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
csdn           1  0.0  0.1  40356  5140 pts/0    Ss+  00:02   0:00 /bin/zsh
csdn          46  0.0  0.1  40156  4956 pts/1    Ss+  00:02   0:00 /bin/zsh
csdn          70  0.0  0.1  40156  5024 pts/2    Ss+  00:02   0:00 /bin/zsh
csdn          98  0.0  0.1  40156  4888 pts/3    Ss+  00:13   0:00 /bin/zsh
csdn         123  0.0  0.1  40156  5016 pts/4    Ss+  00:13   0:00 /bin/zsh
csdn         152  0.0  0.1  40156  5044 pts/5    Ss   00:24   0:00 /bin/zsh
csdn         177  0.0  0.1  40156  4944 pts/6    Ss+  00:24   0:00 /bin/zsh
csdn         205  0.0  0.0  15124  3404 pts/5    S    00:24   0:00 bash
csdn         219  0.0  0.1  55052  3912 pts/5    R+   00:26   0:00 ps -aux
[purpleendurer @ bash ~ ]

 

 返回的信息共有11列，其中：
 

1. %CPU ：      进程的cpu占用率
2. %MEM：       进程使用内存的百分比
3. VSZ     ：       进程使用的虚拟内存大小，以K为单位

4.7 ps -ef

[purpleendurer @ bash ~ ]ps -ef
UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
csdn           1       0  0 00:02 pts/0    00:00:00 /bin/zsh
csdn          46       0  0 00:02 pts/1    00:00:00 /bin/zsh
csdn          70       0  0 00:02 pts/2    00:00:00 /bin/zsh
csdn          98       0  0 00:13 pts/3    00:00:00 /bin/zsh
csdn         123       0  0 00:13 pts/4    00:00:00 /bin/zsh
csdn         152       0  0 00:24 pts/5    00:00:00 /bin/zsh
csdn         177       0  0 00:24 pts/6    00:00:00 /bin/zsh
csdn         205     152  0 00:24 pts/5    00:00:00 bash
csdn         218     205  0 00:24 pts/5    00:00:00 ps -ef
[purpleendurer @ bash ~ ]