ОП.05Процессы: PID, состояния и сигналызанятие 7Материалы

Часть 7 из 7

Практическая работа · Диспетчер процессов

В этой части запустим набор процессов в разных состояниях, построим их дерево, определим состояния и завершим каждый процесс подходящим сигналом. Порядок действий проверит журнал диспетчера и скрипт.

  1. 7.1 Набор процессов
  2. 7.2 Задания
  3. 7.3 Проверка результата

7.1 Набор процессов

Скрипт procs-lab-setup.sh создаёт каталог ~/procs-lab с пятью программами и диспетчером manager.py. Диспетчер вы запускаете сами, в фоне из своего терминала. Он порождает пять процессов, у каждого своё поведение, и записывает в exit-codes.log, каким сигналом завершился каждый. Когда потомков не остаётся, диспетчер выходит сам.

  • worker.sh

    раз в 5 секунд пишет время в журнал и спит

    спит
  • hog.sh

    бесконечный пустой цикл, занимает процессор целиком

    занят
  • stubborn.sh

    перехватывает TERM, записывает это в журнал и работает дальше

    упрямый
  • paused.sh

    диспетчер останавливает его сразу после запуска

    на паузе
  • lab-parent

    запускает потомка и не ждёт его — потомок становится зомби

    родитель зомби
  • manager.py

    диспетчер: запускает всех, записывает, как завершился каждый, и выходит, когда потомков не осталось

    родитель набора

Диспетчер запускайте из своего терминала, как в задании 1. Если запустить его из скрипта, после выхода скрипта ядро разбудит остановленный paused.sh, и тот сам продолжит работу.

7.2 Задания

Задания выполняются по порядку в одном окне терминала. Завершайте процессы так, как сказано в задании: проверка смотрит, что процессов не осталось и каким сигналом завершён каждый.

№ЗаданиеПодсказка
1Создайте набор командой bash ~/Downloads/procs-lab-setup.sh и запустите диспетчер в фоне из того же терминала: python3 ~/procs-lab/bin/manager.py &.знак & в конце
2Найдите PID диспетчера и нарисуйте дерево его потомков с номерами.pgrep -f, pstree -p
3Определите состояние каждого потомка и потомка процесса lab-parent. Запишите таблицу «процесс — состояние» в ~/procs-lab/states.md.ps -o pid,ppid,stat,%cpu,cmd --ppid PID
4hog.sh занимает процессор. Остановите его, убедитесь, что состояние T, затем продолжите и завершите сигналом TERM.kill -STOP, kill -CONT, kill
5paused.sh остановлен. Продолжите его и завершите сигналом TERM.kill -CONT, затем kill
6Пошлите stubborn.sh сигнал TERM и проверьте его журнал ~/procs-lab/stubborn.log. Затем завершите процесс так, чтобы он не мог отказаться.kill, cat, kill -9
7Попробуйте снять зомби сигналом KILL и убедитесь, что он остался. Уберите зомби, завершив его родителя lab-parent.pgrep -P, kill
8Завершите worker.sh. Убедитесь, что диспетчер завершился сам, и прочитайте ~/procs-lab/exit-codes.log.kill, pgrep -af procs-lab
9Запустите проверку bash ~/Downloads/procs-lab-check.sh и добейтесь результата 11 из 11.скрипт в материалах занятия
В терминалеНабор, дерево и состояния
  1. bash ~/Downloads/procs-lab-setup.sh# создать набор
    что делает

    Что делает команда. Создаёт каталог ~/procs-lab с программами набора и диспетчером.

    По частям:

    bash
    запустить оболочку bash
    ~/Downloads/procs-lab-setup.sh
    файл скрипта (путь от домашнего каталога)
  2. python3 ~/procs-lab/bin/manager.py &# запустить диспетчер
    что делает

    Что делает команда. Запускает диспетчер набора в фоне из текущего терминала.

    По частям:

    python3
    запустить интерпретатор Python и выполнить программу из файла
    ~/procs-lab/bin/manager.py
    файл программы (путь от домашнего каталога)
    &
    запустить команду слева в фоне и сразу продолжить
  3. sleep 2
    что делает

    Что делает команда. Ждёт две секунды, чтобы потомок успел завершиться.

    По частям:

    sleep
    ничего не делать указанное число секунд
    2
    сколько секунд
  4. M=$(pgrep -f procs-lab/bin/manager.py)# PID диспетчера в переменную M
    что делает

    Что делает команда. Находит PID диспетчера и сохраняет его в переменную M.

    По частям:

    M=$( … )
    сохранить в переменную M вывод команды в скобках
    pgrep
    найти процессы и вывести их PID
    -f
    искать образец во всей командной строке, а не только в имени
    procs-lab/bin/manager.py
    образец имени
  5. pstree -p $M# дерево
    что делает

    Что делает команда. Рисует дерево потомков диспетчера с номерами.

    По частям:

    pstree
    нарисовать дерево процессов
    -p
    показывать PID рядом с именем
    $M
    с какого процесса начинать, значение переменной M: сохранённый PID
  6. ps -o pid,ppid,stat,%cpu,cmd --ppid $M# потомки и состояния
    что делает

    Что делает команда. Выводит потомков диспетчера с состоянием и загрузкой процессора.

    По частям:

    ps
    вывести сведения о процессах
    -o pid,ppid,stat,%cpu,cmd
    выводить столбцы pid,ppid,stat,%cpu,cmd
    --ppid $M
    выбрать потомков процесса $M
  7. ps -o pid,ppid,stat,cmd --ppid $(pgrep -f lab-parent)# потомок lab-parent
    что делает

    Что делает команда. Выводит потомка процесса lab-parent.

    По частям:

    ps
    вывести сведения о процессах
    -o pid,ppid,stat,cmd
    выводить столбцы pid,ppid,stat,cmd
    --ppid $(pgrep -f lab-parent)
    выбрать потомков процесса из вывода «pgrep -f lab-parent»
Результат

у диспетчера пять потомков: worker, stubborn и lab-parent спят, hog в состоянии R, paused — T; потомок lab-parent — зомби.

Снимок 7.1Ubuntu 24.04
  1. 1диспетчер — python3, родитель всех процессов набора
  2. 2S: worker и stubborn спят
  3. 3R: hog занимает процессор
  4. 4T: paused остановлен диспетчером
  5. 5lab-parent — exec заменил bash на sleep
  6. 6Z: потомок lab-parent
Дерево диспетчера и состояния процессов набора.Весь снимок ↗

Дерево диспетчера и состояния процессов набора.

Что показывает снимок. У диспетчера python3 пять потомков: worker и stubborn спят, hog занимает процессор, paused остановлен, lab-parent спит, а его потомок — зомби.

Где это пригодится. Сравните своё дерево и состояния с эталоном: номера будут другими, буквы в столбце STAT должны совпасть.

В терминалеСигналы по заданиям
  1. H=$(pgrep -f bin/hog.sh); kill -STOP $H; ps -o pid,stat,cmd -p $H# hog: остановить и проверить
    что делает

    Что делает команда. Находит hog.sh, останавливает его и показывает состояние.

    По частям:

    H=$( … )
    сохранить в переменную H вывод команды в скобках
    pgrep
    найти процессы и вывести их PID
    -f
    искать образец во всей командной строке, а не только в имени
    bin/hog.sh
    образец имени
    ;
    разделитель: выполнить следующую команду после этой
    kill
    послать процессу сигнал
    -STOP
    послать сигнал STOP: остановить процесс
    $H
    какому процессу, значение переменной H: сохранённый PID
    ;
    разделитель: выполнить следующую команду после этой
    ps
    вывести сведения о процессах
    -o pid,stat,cmd
    выводить столбцы pid,stat,cmd
    -p $H
    выбрать процесс с PID $H
  2. kill -CONT $H; kill $H# продолжить и завершить
    что делает

    Что делает команда. Продолжает hog.sh и сразу посылает ему TERM.

    По частям:

    kill
    послать процессу сигнал
    -CONT
    послать сигнал CONT: продолжить остановленный процесс
    $H
    какому процессу, значение переменной H: сохранённый PID
    ;
    разделитель: выполнить следующую команду после этой
    kill
    послать процессу сигнал
    $H
    какому процессу, значение переменной H: сохранённый PID
  3. P=$(pgrep -f bin/paused.sh); kill -CONT $P; kill $P# paused: продолжить и завершить
    что делает

    Что делает команда. Находит paused.sh, продолжает его и посылает TERM.

    По частям:

    P=$( … )
    сохранить в переменную P вывод команды в скобках
    pgrep
    найти процессы и вывести их PID
    -f
    искать образец во всей командной строке, а не только в имени
    bin/paused.sh
    образец имени
    ;
    разделитель: выполнить следующую команду после этой
    kill
    послать процессу сигнал
    -CONT
    послать сигнал CONT: продолжить остановленный процесс
    $P
    какому процессу, значение переменной P: сохранённый PID
    ;
    разделитель: выполнить следующую команду после этой
    kill
    послать процессу сигнал
    $P
    какому процессу, значение переменной P: сохранённый PID
  4. S=$(pgrep -f bin/stubborn.sh); kill $S; sleep 1.5; cat ~/procs-lab/stubborn.log# stubborn: TERM и журнал
    что делает

    Что делает команда. Посылает stubborn.sh сигнал TERM и показывает его журнал: процесс записал, что получил TERM.

    По частям:

    S=$( … )
    сохранить в переменную S вывод команды в скобках
    pgrep
    найти процессы и вывести их PID
    -f
    искать образец во всей командной строке, а не только в имени
    bin/stubborn.sh
    образец имени
    ;
    разделитель: выполнить следующую команду после этой
    kill
    послать процессу сигнал
    $S
    какому процессу, значение переменной S: сохранённый PID
    ;
    разделитель: выполнить следующую команду после этой
    sleep
    ничего не делать указанное число секунд
    1.5
    сколько секунд
    ;
    разделитель: выполнить следующую команду после этой
    cat
    вывести содержимое файла
    ~/procs-lab/stubborn.log
    какой файл (путь от домашнего каталога)
  5. kill -9 $S# принудительно
    что делает

    Что делает команда. Посылает stubborn.sh сигнал KILL, который перехватить нельзя.

    По частям:

    kill
    послать процессу сигнал
    -9
    послать сигнал 9 — KILL: завершить немедленно
    $S
    какому процессу, значение переменной S: сохранённый PID
  6. Z=$(pgrep -P $(pgrep -f lab-parent)); kill -9 $Z; ps -o pid,stat,cmd -p $Z# зомби не снимается
    что делает

    Что делает команда. Находит зомби — потомка lab-parent, посылает ему KILL и показывает, что он остался.

    По частям:

    Z=$( … )
    сохранить в переменную Z вывод команды в скобках
    pgrep
    найти процессы и вывести их PID
    -P $(pgrep -f lab-parent)
    искать потомков процесса из вывода «pgrep -f lab-parent»
    ;
    разделитель: выполнить следующую команду после этой
    kill
    послать процессу сигнал
    -9
    послать сигнал 9 — KILL: завершить немедленно
    $Z
    какому процессу, значение переменной Z: сохранённый PID
    ;
    разделитель: выполнить следующую команду после этой
    ps
    вывести сведения о процессах
    -o pid,stat,cmd
    выводить столбцы pid,stat,cmd
    -p $Z
    выбрать процесс с PID $Z
  7. kill $(pgrep -f lab-parent)# завершить родителя зомби
    что делает

    Что делает команда. Посылает TERM родителю зомби lab-parent.

    По частям:

    kill
    послать процессу сигнал
    $(pgrep -f lab-parent)
    подставить вывод команды pgrep -f lab-parent
  8. kill $(pgrep -f bin/worker.sh); sleep 1# worker
    что делает

    Что делает команда. Посылает TERM процессу worker.sh и секунду ждёт.

    По частям:

    kill
    послать процессу сигнал
    $(pgrep -f bin/worker.sh)
    подставить вывод команды pgrep -f bin/worker.sh
    ;
    разделитель: выполнить следующую команду после этой
    sleep
    ничего не делать указанное число секунд
    1
    сколько секунд
  9. cat ~/procs-lab/exit-codes.log# как завершился каждый
    что делает

    Что делает команда. Выводит журнал диспетчера: каким сигналом завершён каждый процесс.

    По частям:

    cat
    вывести содержимое файла
    ~/procs-lab/exit-codes.log
    какой файл (путь от домашнего каталога)
  10. pgrep -af procs-lab# процессов набора нет
    что делает

    Что делает команда. Ищет процессы набора; пустой вывод — не осталось ни одного.

    По частям:

    pgrep
    найти процессы и вывести их PID
    -af
    -a — вывести командную строку, -f — искать по всей командной строке
    procs-lab
    образец имени
Результат

hog остановлен и завершён TERM; stubborn отказался от TERM и завершён KILL; зомби исчез после завершения родителя; диспетчер записал сигналы и вышел.

Снимок 7.2Ubuntu 24.04
  1. 1T: hog остановлен
  2. 2stubborn перехватил TERM и записал это
  3. 3KILL зомби не убирает: он на месте
  4. 4журнал: hog завершён TERM (15)
  5. 5stubborn завершён KILL (9)
  6. 6диспетчер завершился сам: потомков не осталось
Сигналы процессам набора и журнал диспетчера.Весь снимок ↗

Сигналы процессам набора и журнал диспетчера.

Что показывает снимок. hog остановлен и завершён TERM, paused продолжен и завершён, stubborn отказался от TERM и снят KILL, зомби исчез вместе с родителем; журнал диспетчера записал сигнал для каждого процесса.

Где это пригодится. Журнал показывает, каким сигналом завершён каждый процесс: 15 — штатная остановка сигналом TERM, 9 — принудительное снятие KILL.

7.3 Проверка результата

Скрипт procs-lab-check.sh ничего не меняет, только проверяет. Процессов набора не должно остаться. hog.sh должен быть завершён сигналом TERM, stubborn.sh — сначала получить TERM, а затем KILL. Диспетчер должен выйти сам, таблица состояний — быть записана.

В терминалеТаблица состояний и проверка
  1. cat ~/procs-lab/states.md# таблица из задания 3
    что делает

    Что делает команда. Выводит таблицу состояний, заполненную в задании 3.

    По частям:

    cat
    вывести содержимое файла
    ~/procs-lab/states.md
    какой файл (путь от домашнего каталога)
  2. bash ~/Downloads/procs-lab-check.sh# проверка по 11 пунктам
    что делает

    Что делает команда. Запускает проверку: скрипт смотрит процессы и журналы набора и выводит OK или НЕТ по каждому пункту.

    По частям:

    bash
    запустить оболочку bash
    ~/Downloads/procs-lab-check.sh
    файл скрипта (путь от домашнего каталога)
Результат

все пункты OK, итог 11 из 11.

Снимок 7.3Ubuntu 24.04
Таблица состояний и результат проверки эталонного решения.Весь снимок ↗

Таблица состояний и результат проверки эталонного решения.

Что показывает снимок. Таблица состояний записана; скрипт проверил, что процессов набора нет, сигналы выбраны верно и диспетчер вышел сам, и вывел «Итог: 11 из 11».

Где это пригодится. Если какой-то пункт выводит НЕТ, запустите набор заново и повторите задания: setup создаёт каталог с нуля, и журнал диспетчера начинается с пустого.

Итоги части 7

  • Дерево и состояния набора: pstree -p, ps -o pid,ppid,stat,%cpu,cmd --ppid PID.
  • Порядок для зависшей программы: STOP — разобраться, CONT или TERM — завершить, KILL — только если TERM не помог.
  • Зомби убирают, завершая его родителя; сигнал зомби ничего не меняет.
  • Сигнал, которым завершён процесс, виден по коду 128 + номер или в журнале родителя.

В отчётСнимки дерева, сигналов и проверки 11 из 11, таблица состояний states.md.

Что сдать

Отчёт report.md с девятью снимками экрана по шаблону из материалов и таблица состояний states.md. Номера PID в вашей системе будут отличаться от снимков урока.

СнимокТемаЧто написать под снимком
01-process.pngПрограмма и процессПодпишите PID, PPID и состояние; чем процесс отличается от файла программы.
02-tree.pngДерево процессовПодпишите цепочку от оболочки до sleep: кто чей родитель.
03-states.pngСостоянияОбъясните каждое из четырёх состояний и почему появился зомби.
04-jobs.pngФон и передний планЧто делает с заданием каждое действие.
05-signals.pngSTOP, CONT и trapПочему процесс пережил TERM и не пережил KILL.
06-exit.pngКоды завершенияОбъясните коды 130, 143 и 137.
07-lab-tree.pngНабор процессовТаблица «процесс — состояние» для набора.
08-lab-signals.pngСигналы по заданиямКакой сигнал выбран для каждого процесса и почему.
09-lab-check.pngПроверкаИтог проверки; какие пункты потребовали исправления.

Критерии оценки · 10 баллов

  • 2процесс, PID, PPID и дерево — части 1–2
  • 2состояния R, S, T, Z на опыте и их объяснение — часть 3
  • 2фон и передний план, сигналы STOP, CONT, TERM, KILL — части 4–5
  • 2коды завершения и зомби — часть 6
  • 2практическая работа: таблица состояний, сигналы по заданиям, проверка 11 из 11

По каждому пункту: 2 балла — результат получен и объяснён, 1 — результат без объяснения, 0 — результата нет или объяснение неверное.

Перед сдачей

Отмечено 0 из 5

Домашнее задание · занятие 7

Максим Николаевич не хочет задавать домашнее задание. Но очень хочет

Котёнок сидит над клавиатурой ноутбука, подпись: «хоспаде, куда я жмав»

Аккуратное завершение

Напишите скрипт graceful.sh, который при запуске создаёт временный файл /tmp/graceful-$$.tmp, затем работает в бесконечном цикле со sleep 1. На сигнал TERM скрипт должен удалить свой временный файл и выйти с кодом 0 — команда trap из части 5.

  • Запустите скрипт в фоне, пошлите TERM, получите код через wait $! и покажите, что временного файла нет.
  • Запустите ещё раз и пошлите KILL: покажите код 137 и оставшийся временный файл. Объясните разницу двумя-тремя предложениями.
  • Выведите цепочку процессов от PID 1 до своей оболочки командой pstree -s -p $$ и подпишите каждое звено: что это за программа.

Порядок сдачи

  • Файлыпапка lesson_05 в своём репозитории по шаблону os-environments-template: report.md, снимки в screenshots/, states.md, graceful.sh, processes.md.
  • Ветка и PRветка hw-05, Pull Request в свою main.
  • Срокдо начала следующего занятия.
  • Критериипрактическая работа — 10 баллов по критериям выше; домашнее задание принимается, если скрипт удаляет файл на TERM и оба запуска показаны снимками с кодами завершения.
  • ИИнейросеть можно попросить причесать формулировки и оформить таблицы в .md — я сам так делаю всегда, поэтому и вам запрещать не буду. Команды и вывод — только из вашей виртуальной машины.

Материалы

procs-lab-setup.shсоздаёт ~/procs-lab с набором процессов и диспетчеромprocs-lab-check.shпроверяет, как завершён каждый процесс набораreport-template.mdшаблон отчёта со снимкамиВесь наборскрипты, шаблон, задание и памятка

Открыть в отдельной вкладке ↗