Planificación y Control de Procesos en UNIX

Planificación y Control
de Procesos en UNIX
Autor: Sergio Lozano
Enero 2003
OBJETIVOS
En muchos sistemas UNIX es necesario lanzar procesos a ejecución automáticamente sin
presencia de un usuario, como por ejemplo las tareas propias de mantenimiento preventivo de
un sistema de gestión de red. A su vez, para tener un óptimo rendimiento de un sistema como
el nombrado es necesario controlar en todo momento el consumo que los procesos tienen
sobre los recursos del sistema.
El objetivo de este trabajo es conocer las herramientas existentes en UNIX para la
planificación, la administración y el control de procesos, y comprender todas las posibilidades
de los diferentes comandos, elaborando programas en shell a modo de ejemplo. También se
elaborará un programa en shell que aúne todos los conceptos vistos en este trabajo.
INDICE
1. Planificación de tareas en UNIX.
1.1. Introducción.
1.2. Comandos at, atq y atrm.
1.3. Comando batch.
1.4. Comandos cron y crontab.
1.5. Diseño de un shell-script: Automatización de procesos.
2. Administración de procesos en UNIX.
2.1. Introducción.
2.2. Como se inicia un proceso.
2.3. Monitorización de procesos.
2.3.1. Monitorizar procesos desde el entorno de ventanas.
2.3.2. Monitorizar el estado de los procesos: ps.
2.4. Control de procesos.
2.4.1. Cambiar la prioridad de procesos: nice, snice y renice.
2.4.2. Matar procesos: kill.
2.4.3. Ejecución de procesos en segundo plano.
2.5. Monitorización del sistema.
2.5.1. Monitorizar la cantidad de espacio en disco: du y df.
2.5.2. Monitorizar el estado de memoria: free.
2.5.3. Monitorizar la carga del sistema: top y time.
2.6. Diseño de un shell-script: Control de carga del sistema.
3. Descarga automática de archivos con control de carga en sistema.
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1. PLANIFICACIÓN DE TAREAS EN UNIX.
1.1. Introducción.
Todo sistema operativo tipo UNIX pone a disposición del usuario varias herramientas para
poder lanzar procesos de forma automatizada cuando consideremos oportuno, sin necesidad
de la intervención de un operador.
Las tareas automatizadas suelen emplearse para realizar tareas repetitivas que se ejecutan a
intervalos de tiempo regulares y que no requieren el control o presencia de un usuario. Un
ejemplo de este tipo de tareas puede ser la realización de estadísticas de un sitio web o la
generación de copias de seguridad del sistema.
1.2. Comandos at, atd, atq y atrm.
El programa at permite lanzar a una determinada hora del día un proceso que nosotros
indiquemos.
Imaginemos que queremos generar las estadísticas de uso del disco utilizando la instrucción
du a las 19:15h, y almacenarlas en el archivo /tmp/du.out. Para ello introduciremos el
comando siguiente:
# at 19:15
Nos aparecerá un prompt con el formato at> en el que introduciremos el proceso a programar
con la salida redireccionada al archivo deseado:
at> du –a > /tmp/du.out
Por último pulsamos las teclas CTRL+D para dar por finalizado el comando at. Una vez
finalizado el comando nos informa por pantalla de que el proceso ha sido programado para
que se ejecute a la hora que se había especificado.
Una vez planificado el proceso el nuevo trabajo queda almacenado en la cola de trabajos de
at, la cual se encuentra en /var/spool/at.
En el comando se puede especificar la hora de diferentes maneras:
1. now + <intervalo>: Indica que la ejecución debe ser ahora, más un intérvalo opcional.
Si no se especifica el intérvalo significa ahora mismo. La sintaxis para el intervalo es
<n> (minutes|hours|days|weeks|months) (minutos|horas|días|semanas|meses – sólo en
inglés). Por ejemplo, puede especificar now + 1 hour (dentro de una hora), now + 3
days (dentro de tres días) y así sucesivamente.
2. <hora> <día>: Especificar la fecha por completo. El parámetro <hora> es
obligatorio.El comando es muy liberal en lo que acepta, por ejemplo, acepta 0100,
04:20, 2am, 0530pm, 1800, o uno de los tres valores especiales: noon (mediodía),
teatime (la hora del té, 16 hs.) o midnight (medianoche). El parámetro <día> es
opcional. También puede especificarlo de diferentes maneras: por ejemplo, notación
americana para el 20 de diciembre de 2001, 12/20/2001, o europea, 20.12.2001. Puede
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omitir el año, pero entonces sólo se acepta la notación europea: 20.12.También puede
especificar el mes por su abreviatura en inglés: Dec 20 o 20 Dec (ambos válidos).
Podemos ahorrar tiempo pasando a at los datos de la programación a través de un fichero
pasado como parámetro. Para ello hay que hacer uso del parámetro –f.
# at –f nombre_fichero_datos hora_ejecución
En cualquier momento podemos examinar los trabajos que se encuentran en cola utilizando el
comando atq, y eliminarlos si fuera necesario con la instrucción atrm. Para eliminar un trabajo
con atrm es imprescindible conocer el número de trabajo a eliminar, el cual lo podemos
averiguar del listado obtenido con atq.
Con el programa at también se puede ver la lista de los trabajos programados
pasando el parámetro –l (como con atq).
# at –l
Si a at le pasamos el parámetro –d seguido del número de trabajo programado quitamos ese
trabajo de la lista (como con atrm).
# at –d <n>
Con el parámetro –m envia un mail al usuario cuando el trabajo a finalizado, incluso cuando
no hay salida que mostrar.
Otro programa interesante es atd, también ejecuta comandos encolados para una ejecución
posterior, pero aporta opciones de configuración en función de la carga del sistema. Sus
posibles parámetros son:
-l
Especifica un factor limitador de carga, por encima del cual los trabajos por
lotes no deberán ejecutarse, en vez de la elección en tiempo de compilación de
0.8. Para un sistema SMP con n CPUs, probablemente se desee aumentar este
índice.
-b
Especifica el mínimo intervalo en segundos entre el comienzo de dos procesos
por lotes (60 por defecto).
-d
Debug, imprime los mensajes de error a la salida estándar de error en vez de
usar syslog.
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Estos comandos los puede utilizar cualquier usuario. Si por motivos de seguridad se considera
oportuno restringir el acceso a at será necesario utilizar los archivos /etc/at.allow y
/etc/at.deny. Así, por ejemplo, si queremos que tan sólo los usuarios jaime y marta puedan
utilizar el comando at crearemos un archivo /etc/at.allow con el listado de los usuarios (cada
usuario en una línea). El aspecto de este archivo sería:
jaime
marta
En el caso de que por defecto tengamos que conceder permisos para utilizar este comando a
todos los usuarios menos a los dos mencionados anteriormente emplearíamos el archivo
/etc/at.deny.
1.3. Comando batch.
La función de este programa es prácticamente la misma que la de at, con la salvedad de que
este comando sólo lanzará a ejecución los procesos programados si el nivel de carga del
sistema lo permite.
El nivel umbral de carga del sistema es 0.8, o el especificado en la invocación de autorun.
Las opciones, parámetros y forma de uso es la misma que para at.
1.4. Comandos cron y crontab.
El mandato at nos permite un elevado grado de flexibilidad. Es necesario un cierto grado de
intervención por parte del usuario para programar las tareas a realizar.Aunque no es un
inconveniente para programar pequeños trabajos, esto hace que at no sea adecuado para
programar tareas que se repiten regularmente, por ejemplo una copia de seguridad semanal o
eliminar cada cierto tiempo los archivos temporales que puedan acumularse en /tmp. En estos
casos deberemos emplear cron.
Al arrancar el sistema se ejecuta automáticamente un demonio denominado crond. Este
demonio se encarga de leer el archivo /etc/crontab y los archivos almacenados en
/var/spool/cron. Estos archivos contienen un listado de las diferentes tareas programadas y
cuando deben ejecutarse.
Las tareas que se programarán con cron se especificarán en un archivo con el siguiente
formato:
minuto(s) hora(s) día(s) mes(es) díasemana usuario comando argumentos
Cada uno de estos campos puede tener los siguientes valores:
Campo
minuto(s)
hora(s)
día(s)
Mes
díasemana
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Valores
0-59
0-23
1-31
1-12
1-7
Descripción
Indica el minuto o minutos en los que se ejecutará el comando.
Especifica la hora u horas en las que se lanzará el proceso.
El día o días del mes en los que se ejecutará la tarea.
Ejecuta el mes o meses en los que se ejecutará el comando.
Especifica el día o días de la semana en los que se ejecutará la orden.
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Cuando se quiere especificar una lista en alguno de los campos los componentes de la lista se
separan por comas.
Imaginemos que queremos ejecutar una aplicación denominada /bin/limpiar que se encarga de
vaciar el directorio /tmp cada minuto 15, 30 y 45 de cada hora del día de cada mes de cada día
de la semana.
Para ello crearíamos un archivo en nuestro directorio de trabajo, por ejemplo microntab, con
el siguiente contenido:
15,30,45 * * * * root /bin/limpiar
Una vez guardado el archivo añadiremos los nuevos trabajos a cron utilizando el comando
crontab.
# crontab microntab
En el siguiente ejemplo hemos modificado el archivo anterior para añadir una nueva tarea que
se ejecutará cada día 1 del mes a las 23:00.
0 23 1 * * root /bin/comprobar_disco
Por último, añadiremos un trabajo que se ejecutará tan sólo los lunes a las 9:00 sea cual sea el
mes y día del mes.
0 9 * * 1 root /bin/estadisticas
En el último ejemplo lanzaremos un proceso que se ejecutará a las 13:15 el día 15 de cada
mes si éste cae en jueves.
15 13 15 * 4 root /bin/formatear
Como ya hemos comentado existe un archivo crontab en /etc el cual contiene un conjunto de
líneas las cuales se encargan de lanzar los procesos contenidos en los directorios
/etc/cron.hourly, /etc/cron.daily, /etc/cron.weekly y /etc/cron.monthly.
Lanzando el proceso ls –l a estos directorios podemos ver los procesos programados a lanzar
cada hora, cada día, cada semana y cada mes.
Es posible editar un trabajo de crontab utilizando el comando
# crontab –e
Como sucedía con el comando at, podemos especificar los usuarios que pueden utilizar
crontab con los archivos /etc/cron.allow y /etc/cron.deny.
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1.5. Diseño de un shell-script: Automatización de procesos.
Se sabe que la descarga de archivos desde ciertos servidores ftp es mucho más rápida a altas
horas de la madrugada, por lo que se ha pensado en automatizarlas. Para ello se ha ieado un
programa que todos los días de la semana excepto los sábados y los domingos, a las 19:00h
pregunte al usuario si quiere realizar una descarga automática de ficheros desde un servidor
ftp conocido. Si la respuesta es afirmativa el programa pide los siguientes datos:
- Ruta destino de la descarga. Esta ruta debe existir y tener permisos de escritura por
parte del usuario para continuar con la ejecución del programa.
- Hora de descarga.
- Servidor ftp.
- Ruta origen absoluta.
- Nombre del fichero a descargar.
El nombre de usuario a utilizar en la conexión es el mismo que el del propio usuario, y como
password se utiliza la palabra del inglés “anonymous”.
Una vez introducidos estos datos la “descarga nocturna” queda programada. Pero para que se
lance el programa todos los días a la 19:00h hay que hacer algo más. Concretamente se ha
diseñado un programa para la automatización de procesos. Cuando se quiere automatizar un
nuevo proceso se lanza este programa, el cual pide:
- Minuto o lista de minutos en los que se ejecutará el comando.
- Hora o lista de horas en las que se ejecutará el programa.
- Día i lista de días del mes en los que se ejecutará el programa.
- Mes o lista de meses en los que se ejecutará el programa.
- Día o días de la semana en los que se ejecutará el programa.
- Procesos a ejecutar (con su ruta absoluta).
Este programa crea un fichero con todos los datos y automatiza la ejecución del primer
programa (o el que se quiera automatizar).
Ambos programas se entregan en los archivos adjuntos a este trabajo.
2. ADMINISTRACIÓN DE PROCESOS EN UNIX.
2.1. Introducción.
Al arrancar un sistema UNIX se ejecutan automáticamente un conjunto de aplicaciones y
demonios. Cuando estas aplicaciones, o aquellos programas lanzados por el usuario, se
ejecutan se carga una instancia de los mismos en memoria, convirtiéndose en ese momento en
un proceso en ejecución en el sistema.
Un proceso utiliza un determinado conjunto de recursos del ordenador como son tiempo de
CPU, memoria física y virtual, disco, ... para realizar la tarea que le haya sido asignada.
Como los procesos consumen recursos del sistema son un aspecto importante a controlar para
obtener un óptimo rendimiento del ordenador.
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2.2. Como se inicia un proceso.
El proceso de arranque de UNIX es en cierta forma parecido al proceso de arranque de
cualquier sistema operativo. Al poner en marcha el ordenador éste buscará en los discos de
inicio una pequeña aplicación que se encargará de cargar el kernel del sistema operativo. Una
vez cargado el kernel éste se ocupará de ejecutar los demonios y aplicaciones configuradas
para cargarse al iniciarse el sistema.
A cada uno de estos procesos se les asigna un número denominado PID (Process
IDentification), empleándose este número para manipular los procesos en ejecución. Por
ejemplo, INIT es un proceso cuyas funciones son: arranque del sistema, tareas de limpieza,
matar los procesos durante el proceso de apagado del sistema. Su PID es 1, es el padre de
todos los procesos del sistema.
2.3. Monitorización de procesos.
2.3.1. Monitorizar procesos desde el entorno de ventanas.
UNIX pone a nuestra disposición un conjunto de herramientas que podemos emplear para
monitorizar y controlar los procesos en ejecución. La mayoria de los comandos se utilizan
desde la línea de comandos, aunque existen aplicaciones equivalentes que pueden emplearse
desde el entorno gráfico, como gTop, o de forma remota con un navegador, como Webmin.
Estos programas se pueden ejecutar desde el entorno de ventanas o desde la línea de
comandos introduciendo su nombre. Por ejemplo, si queremos ejecutar gTop desde la línea de
comandos:
# gTop
Aparece una ventana con todos los procesos en ejecución y las características de los mismos.
En los menús desplegables están todas las posibles acciones que se pueden realizar sobre los
procesos.
NOTA: En los ordenadores del laboratorio de Arquitectura de Computadores no están
instaladas estas utilidades
2.3.2. Monitorizar el estado de los procesos: ps.
Con el comando ps obtenemos información de los procesos en ejecución. Al ejecutar este
comando desde el shell obtendremos un listado con los procesos en ejecución del usuario.
# ps
Esta instucción visualiza la lista de los procesos del usuario de forma tabular. A continuación
se detalla el significado de todas las columnas que pueden aparecer al emplear el comando.
Columna
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Descripción
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USER o UID
Usuario propietario del proceso.
PID
Número identificador del proceso.
%CPU
Porcentaje de utilización de la CPU. Debido a la forma en que se
calcula este porcentaje es posible que en determinadas circunstancias
exceda el 100%.
%MEM
Porcentaje de memoria utilizado por el proceso.
SIZE
Tamaño en kbytes de memoria virtual empleada por el proceso.
RSS
Tamaño de memoria residente en kbytes utilizada por el proceso.
TTY
Terminal al que se encuentra asociado el proceso.
STAT
Estado actual del proceso. El estado se representa por una letra en
mayúsculas. Algunos de los posibles valores son:
Letra Descripción
R
Run, el proceso se encuentra en ejecución.
S
Sleeping, el proceso está en espera.
I
Idle, el proceso está inactivo.
D
Disk wait, en espera de una operación de disco.
P
Page wait, en espera de una operación de paginación.
W
Swapped out.
N
Su prioridad ha sido bajada utilizando el comando nice.
T
Terminated, el proceso ha sido finalizado.
<
La prioridad de ejecución ha sido subida por un superusuario.
START
Fecha u hora en que se inició la ejecución del proceso.
COMMAND
Shell en ejecución.
NI
Prioridad establecida por el comando nice.
PRI
Nivel de prioridad del proceso.
PPID
Especifica el PID del proceso padre.
WCHAN
Nombre de la función del kernel donde el proceso está en reposo.
FLAGS
Flag asociado al proceso.
La información obtenido por defecto con el comando ps es mínima. Para obtener más
información debemos hacer uso de diferentes parámetros.
Parámetros Descripción
a
Visualiza los procesos de todos los usuarios.
e
Visualiza las variables de entorno de los procesos.
l
Visualiza la máxima información posible.
u
Visualiza el nombre de usuario y la hora de inicio del proceso.
W
Visualiza el resultado en formato ancho. Si la salida por pantalla no
cabe en una línea ésta no quedará cortada.
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txx
Visualiza los procesos asociándose con el terminal tty especificado por
x.
x
Visualiza los procesos sin controlar por tty.
Para ver el usuario y hora de inicio de los procesos utilzaremos el parámetro u.
# ps u
Para obtener los procesos en ejecución y sus variables de entorno utilizamos el parámetro e.
# ps e
Si trabajamos como usuario root y queremos ver todos los procesos en ejecución de un
determinado usuario podemos combinar los comando ps y grep de ls siguiente forma:
# ps –A au | grep nombre_de_usuario
En el caso de que el listado fuera muy largo, lo combinaríamos con more o less para realizar
pausas cada vez que se llene la pantalla.
# ps –A au | grep nombre_de_usuario | more
Algunas veces será necesario averiguar el proceso padre desde el que se ejecutó un
determinado proceso, para ello utilizaremos el comando ps con el siguiente formato:
# ps | PID
Donde PID es el número del proceso hijo.
2.4. Control de procesos.
Todo sistema operativo tipo UNIX proporciona un conjunto estándar de herramientas
empleadas para controlar la ejecución de los procesos, permitiéndonos detener temporalmente
un proceso, cambiar su prioridad de ejecución o simplemente finalizar la ejecución.
2.4.1. Cambiar la prioridad de los procesos: nice y renice.
Para optimizar el rendimiento de un proceso determinado puede ser necesario cambiar su
prioridad en la cola de procesos para asignarle de esta forma más tiempo de procesador o
quitarle tiempo de procesador en el caso de que sea una tarea poco importante.
El comando que utilizaremos para cambiar la prioridad de un proceso es nice, siendo el rango
de valores válidos desde –20 hasta 20, donde –20 es la prioridad máxima y 20 la mínima.
# nice –10 mi_ejemplo.pl
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Si no se añaden argumentos, nice imprime la prioridad de planificación actual. De otra modo,
ejecuta el comando dado con la prioridad de planificacin ajustada. Si no se añade un ajuste, la
prioridad del comando es incrementada en 10.
Para realizar esta tarea también podemos emplear el comando renice, que altera la prioridad
de planificación de uno o más procesos en ejecución.
Los siguientes parámetros son interpretados como ID's de proceso, ID's de grupo de proceso,
o nombres de usuario. Aplicar renice a un grupo de procesos provoca que todos los procesos
del grupo de procesos vean alterada su prioridad de planificacin. Aplicar renice a un usuario
hace que todos sus procesos vean la prioridad de planificación alterada. Por defecto, los
procesos se especifican a partir de su ID de proceso.
Las opciones soportadas por renice son:
-g
-u
-p
Forzar que los parámetros sean interpretados como ID's de grupo de proceso.
Forzar que los parámetros sean interpretados como nombres de usuario.
Reinicia la interpretación de los parámetros para que sea la de ID de proceso
(por defecto).
Por ejemplo,
renice +1 987 -u daemon root -p 32
cambiara la prioridad de los procesos con ID 987 y 32, y todos los procesos de los usuarios
daemon y root a un valor igual a +1.
# renice –5 1145
Cambia la prioridad del proceso cuyo PID es 1145 a un valor de nice igual a –5.
Cada usuario, excepto el superusuario, sólo podrá alterar la prioridad de sus procesos y sólo
podrá incrementar su valor nice entre el rango 0 y +20. El superusuario podrá modificar la
prioridad de cualquier proceso y poner la prioridad en cualquier valor. Prioridades útiles son:
+20
0
-n
los procesos afectados solo corren cuando ningún otro lo desee en el sistema,
la prioridad de planificación base.
cualquier valor negativo para acelerar el proceso.
Los usuarios normales no pueden incrementar la prioridad de sus procesos, aunque la
decrementaran ellos mismos con anterioridad.
2.4.2. Matar procesos: kill.
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El comando kill nos va a permitir manipular la ejecución de un proceso. Para ver las
diferentes opciones de kill ejecutaremos el comando:
# kill –l
Las posibles opciones de este comando son las siguientes:
Opción
1
Nombre
SIGHUP
2
3
4
5
6
7
8
9
SIGINT
SIGQUIT
SIGILL
SIGTRAP
SIGIOT
SIGBUS
SGFPE
SIGKILL
10
11
12
13
14
15
SIGUSR1
SIGSEGV
SIGUSR2
SIGPIPE
SIGALRM
SIGTERM
16
17
18
SIGTKFLT
SIGCHLD
SIGCONT
19
20
21
SIGSTOP
SIGTSTP
SIGTTIN
22
SIGTTOU
23
24
25
26
27
28
29
30
31
SIGURG
SIGXCPU
SIGXFSZ
SIGVTALRM
SIGPROF
SIGWINCH
SIGIO
SIGPWR
UNUSED
Descripción
Indica a un proceso que vuelva a cargar los
archivos de configuración.
Interrumpir.
Salir.
Instrucción ilegal.
Rastrear trap.
Instrucción IOT.
Error de bus.
Excepción de coma flotante.
Matar un proceso. Esta señal no puede ser
ignorada por ningún proceso.
Señal definida por el usuario número 1.
Violación de segmentación.
Señal definida por el usuario número 2.
Escritura en una tuberia (PIPE).
Alarma de reloj.
Señal de finalización. Usualmente se envia antes
de SIGKILL, permitiendo al proceso prepararse
para finalizarse.
Fallo en la pila del coprocesador.
El estado del proceso hijo ha cambiado.
Continuar después de una señal SIGSTOP. Esta
señal no puede bloquearse.
Detener el proceso.
Detener una señal generada por el teclado.
Intento de lectura en segundo plano desde el
terminal de control.
Intento de escritura en segundo plano al terminal
de control.
Advertencia urgente en el socket.
Tiempo de CPU excedido.
Excedido tamaño límite del archivo.
Alarma virtual de tiempo.
Perfil de la alarma de contador.
Se ha cambiado el tamaño de la ventana.
Es posible la E/S en el descriptor
Fallo de alimentación.
Sin usar.
Por ejemplo, si queremos matar un proceso ejecutaremos:
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# kill –9 PID
Antes de enviar esta señal conviene enviarle otra señal al proceso para permitirle prepararse
para finalizarse:
# kill –15 PID
Para probar la diferentes opciones del kill hemos desarrollado un programa el Perl que genera
toda la lista de señales del sistema. Lo primero que debemos hacer es ejecutar este programa
redireccionando la salida a un fichero.
# perl generar_ejemplo_procesos.pl > mi_ejemplo.pl
En el archivo mi_ejemplo.pl tendremos una lista con todas las señales del sistema. Ahora
ejecutamos el programa que hemos creado.
# perl mi_ejemplo.pl
Ahora podemos, desde otro terminal, ejecutar el comando kill y ver el resultado que produce.
El programa se entrega en el diskette adjunto a esta memoria.
2.4.3. Ejecución de procesos en segundo plano.
Normalmente, cuando ejecutamos un programa desde la línea de comandos el proceso se
ejecuta en primer plano lo que nos obliga a esperar a que este termine para realizar otrar tareas
(a no ser que abramos otro terminal).
Unix nos permite ejecutar programas en segundo plano. De esta forma podemos seguir
trabajando en la línea de comandos sin tener que esperar a que el proceso finalice.
Para ejecutar un proceso en segundo plano será necesario añadir el carácter & al final del
comando.
# ls –l /etc >tmp/listado.out &
Si el programa creado en el apartado anterior lo hubieramos ejecutado en segundo plano no
hubiera hecho falta abrir otro terminal para probar el comando kill.
#perl mi_ejemplo.pl &
La ejecución de un programa en segundo plano no impide que aparezcan en la pantalla los
mensajes de error que se produzcan (a no ser que se haya redirigido la salida de errores), y
que el programa se pare cuando se salga del sistema. Para que el programa continúe
ejecutándose aún cuando nosotros hayamos terminado la sesión, hay que utilizar el comando
nohup.
# nohup program
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Si no se utilizan redirecciones todas las salidas del programa se dirigen a un fichero llamado
nohup.out. Cuando se utiliza nohup el ordenador entiende que el usuario no tiene prisa y
automáticamente disminuye la prioridad de la ejecución.
2.5. Monitorización del sistema.
Los comandos de esta sección son de utilidad a la hora de mostrar las estadísticas del sistema
operativo o de parte de él
2.5.1. Monitorizar la cantidad de espacio en disco: du y df.
Los usuarios disponen de una cuota de disco duro limitada, para monitorizar las cuotas de
disco de usuario se utiliza el programa quota.
# quota
A este programa se le puede sacar un mayor rendimiento pasándole alguno de los siguientes
parámetros:
-g
-q
-v
Informa de la quota del grupo del usuario.
Aporta información sobre el sistema de archivos en los que su uso está por
encima del límite.
Informa sobre las cuotas de un disco remoto.
Los usuarios sólo pueden hacer uso del primer parámetro. El resto de parámetros sólo los
puede referenciar el superusuario.
Para ver el espacio de disco ocupado se utiliza el comando du (Disk Used).
# du
Este comando permite conocer el espacio ocupado en el disco por un determinado directorio y
todos los subdirectorios que cuelgan de él.
Un posible salida de este comando sería la siguiente:
22
508
204
./src
./bin
.
Esta salida indica que el directorio ./src ocupa 22 bloques, el ./bin ocupa 508 bloques y el
directorio activo, ".", ocupa 204 bloques. El bloque es la unidad de almacenamiento en disco
y depende del sistema; en GNU es igual a 1024bytes (1 kbyte).
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Debe notarse que esta salida lista el espacio usado por el directorio activo y por todos sus
subdirectorios. Si queremos ver el espacio de disco ocupado por un fichero o un directorio
debemos pasar el nombre del fichero o directorio en cuestión como argumento. También se le
puede pasar una lista de ficheros o directorios.
# du nombre_de_fichero
La unidad de medida es en bloques, para obtener la información en bytes se debe emplear el
comando con la opción –b.
# du –b
Si queremos que la medida sea en kbytes utilizaremos el parámetro –k (en GNU por defecto
la medida es en kbytes).
# du -k
1162
4313
./dos.ver
.
En este ejemplo tenemos el espacio en kbytes ocupado por el directorio activo (.), y por el
subdirectorio hijo del directorio activo (dos.ver).
Si por el contrario queremos que la medida sea en megabytes utilizaremos el parámetro –m.
# du –m
1
4
./dos.ver
.
El parámetro –s imprime solamente el espacio ocupado por el directorio actual o el pasado
como parámetro, evitando sacar información de los subdirectorios del mismo.
# du –s
Sguiendo con el ejemplo anterior la salida sería:
204 .
Otros parámetros interesantes son:
-h
-S
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Añade una letra indicativa del tamaño, como M para megabytes, a cada
tamaño.
Informa del tamaño de cada directorio separadamente, sin incluir los tamaños
de los subdirectorios.
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-c
–a
Muestra un total para todos los argumentos después de que éstos se hayan
procesado. Esto puede emplearse para encontrar el uso de disco total de un
conjunto dado de ficheros o directorios.
Muestra además del espacio ocupado por los subdirectorios, el de los ficheros
del directorio de trabajo.
El comando df (Disk Free) por el contrario resume la cantidad de espacio utilizada en el disco.
# df
Esta instrucción muestra, para cada sistema de ficheros, el espacio total de disco, la cantidad
utilizada, la cantidad disponible, y la capacidad total del sistema de ficheros que se utiliza.
Un caso extraño que puede darse es la posibilidad de tener una capacidad superior al 100%, o
que la cantidad utilizada más la disponible no sea igual a la total. Esto es debido a que Unix
reserva parte del espacio de cada sistema de ficheros para el directorio raiz. De esta forma
aunque algún usuario accidentalmente sature el disco, el sistema todavía tendrá un poco de
espacio para el sistema operativo.
Podemos pasar como argumento el nombre concreto de un fichero o un directorio. Si no se
pasa ningún fichero toma por defecto el directorio actual.
Una posible salida de este programa es la siguiente:
Filesystem
/dev/hda1
/dev/hda2
/dev/hdb1
1024-blocks
195167
2783807
2039559
Used
43405
688916
1675652
Available
141684
1950949
258472
Capacity
23%
26%
87%
Mounted on
/
/usr
/home/webb
La información que aporta cada una de las columnas es la siguiente: nombre del dispositivo
en el sistema, la capacidad total del dispositivo, la cantidad usada, la cantidad libre, el
porcentaje de ocupación, y la ruta en la que el dispositivo está montado.
Podemos ahorrar espacio en disco haciendo uso de los llamados enlaces (links). Un enlace
permite el uso de un fichero en otro directorio distinto del original sin necesidad de copiarlo,
con el consiguiente ahorro de espacio.
El programa ln permite realizar un enlace entre dos ficheros o directorios.
Un enlace puede ser:
• Hard link: se puede realizar sólo entre ficheros del mismo sistema de ficheros. El
fichero enlazado apunta a la zona de disco donde se halla el fichero original. Por tanto,
si se elimina el fichero original, el enlace sigue teniendo acceso a dicha información.
Es el enlace por omisión.
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• Symbolic link: permite enlazar ficheros/directorios de diferentes sistemas de ficheros.
El fichero enlazado apunta al nombre del original. Así si se elimina el fichero original
el enlace apunta hacia un nombre sin información asociada. Para realizar este tipo de
enlace debe emplearse la opción –s.
2.5.2. Monitorizar el estado de memoria: free.
Este comando muestra la cantidad total de memoria física y de intercambio presente en el
sistema, así como la memoria compartida y los buffers usados por el nucleo.
Existe un conjunto de modificadores de esta instrucción:
•
•
•
•
•
•
El modificador –b muestra la cantidad de memoria en bytes
El modificador –k (puesto por defecto) la muestra en kilobytes
El modificador –m la muestra en megabytes.
El modificador –t muestra en una linea los totales.
El modificador –o desactiva el mostrar la linea de "ajuste de buffer".
El modificador –s activa el refresco de la informacion cada n segundos. Es posible
especificar cualquier numero en coma flotante para n.
2.5.3. Monitorizar la carga del sistema: top y time.
En cualquier sistema operativo es importante poder monitorizar el estado del ordenador y la
carga de procesos existente.
Unix pone a nuestra disposición diversas herramientas para realizar esta tarea, siendo quizás
la más empleada el comando top. Este comando visualiza el listado con la actividad del
sistema especificando el tiempo de procesador de cada tarea, uso de memoria, número de
procesos, etc.
# top
top proporciona una visión continuada de la actividad del procesador en tiempo real. Muestra
un listado de las tareas que hacen un uso más intensivo de la CPU en el sistema, y puede
proporcionar una interfaz interactiva para manipular procesos. Puede clasificar las tareas por
empleo de CPU, uso de memoria y tiempo de ejecución. La mayora de las características
pueden seleccionarse mediante una orden interactiva o especificándola en el fichero de
configuración personal o general
Parametros:
d
Especifica el intervalo entre actualizaciones de la pantalla. Esto puede cambiarse con
la orden interactiva s.
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q
S
s
i
c
Esto hace que top redibuje la pantalla sin intervalo ninguno. Si el que ejecuta el
programa tiene privilegios de sperusuario, top se ejecuta con la prioridad más alta
posible.
Especifica el modo acumulativo, donde cada proceso se lista con el tiempo de CPU
que ha gastado. Esto es como la opción -S de ps.
Le dice a top que se ejecute en modo seguro. Esto inhabilita el peligro potencial de las
órdenes interactivas
Arranca top descartando cualquier proceso inactivo o zombie.
Muestra la línea de órdenes entera en lugar de solamente el nombre de la orden. El
comportamiento predeterminado se ha cambiado puesto que esto parece ser de más
utilidad.
Lectura de los campos:
Uptime.
Processes.
CPU states.
Mem.
Swap.
PID.
PPID.
UID.
USER.
PRI.
NI.
SIZE.
TSIZE.
DSIZE.
TRS.
SWAP.
D.
LIB.
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Esta lnea muestra el tiempo que el sistema ha estado activo, y las tres medias
de carga para el sistema. Las medias de carga son el número medio de procesos
listos para ejecutarse durante los ltimos 1, 5 y 15 minutos. Esta línea es
simplemente como la salida de uptime. La línea de uptime puede quitarse o
ponerse con la orden interactiva ll (ele minscula).
El número total de procesos ejecutándose. Las líneas de procesos y estados
pueden quitarse o ponerse con la orden interactiva t.
Muestra el porcentaje de tiempo de CPU en modo de usuario, en modo de
sistema , en tareas con la prioridad alterada por nice, y el tiempo de inactividad.
Las tareas con la prioridad alterada por nice son solamente aqullas cuyo valor
nice es negativo. El tiempo transcurrido en las tareas con la prioridad alterada
por nice también se contará en el tiempo de sistema y de usuario, por lo que el
total puede ser superior al 100%. Las líneas de procesos y estados y tiempos de
CPU pueden quitarse o ponerse con la orden interactiva t.
Datos sobre el empleo de memoria, incluyendo la memoria disponible en total,
la memoria libre, la usada, la compartida, y la utilizada para búferes. La línea
de la información de memoria puede ponerse o quitarse con la orden interactiva
m.
Datos sobre el espacio de trasiego, incluyendo el total, el disponible y el
empleado. Esto y Mem son sencillamente como la salida de free.
El identificador (ID) de proceso (PID) de cada tarea.
El ID del proceso padre de cada tarea.
El ID de usuario del propietario de la tarea.
El nombre de usuario del propietario de la tarea.
La prioridad de la tarea.
El valor de nice de la tarea. Valores negativos indican menor prioridad.
Se muestra aquí el tamaño del código de la tarea más datos más espacio de pila,
en kB.
El tamaño del texto o código de la tarea. Esta da valores extraños para procesos
del núcleo.
Tamao de Datos + Pila.
Tamaño del texto (código) residente.
Tamaño de la parte de la tarea que está en el espacio de trasiego.
Tamaño de las páginas marcadas como sucias.
Tamaño de las páginas de biblioteca usadas.
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RSS.
Se muestra la cantidad total de memoria física utilizada por la tarea, en
kilobytes.
SHARE.
Se muestra en esta columna la cantidad de memoria compartida empleada por
la tarea.
STAT.
Aquí se ve el estado de la tarea. El estado puede ser S para durmiente, D para
sueño no interrumpible, R para ejecución, Z para zombies, o T para parados o
trazados.
TIME.
El tiempo total de CPU que la tarea ha usado desde que empezó . Si el modo
acumulativo est activado, también incluye el tiempo de CPU empleado por los
hijos del proceso que hayan muerto. Uno puede establecer el modo
acumulativo con la opción de la línea de órdenes S o cambiarlo con la orden
interactiva S.
%CPU.
La porción del tiempo de CPU consumido por la tarea desde la ltima
actualización de la pantalla, expresada como un porcentaje del tiempo de CPU
total.
%MEM.
La porción de la memoria física ocupada por la tarea.
COMMAND. El nombre de la orden de la tarea, que se truncar si es demasiado largo como
para mostrarse en una línea.
Existen diversos equivalentes a este comando que pueden utilizarse desde el entorno gráfico
como es el caso de gtop. Esta aplicación muestra más estadísticas a parte de las visualizadas
por top, permitiendonos además realizar operaciones típicas de los comandos kill y nice.
Otra herramienta que también podemos utilizar para obtener información del estado del
sistema es vmstat, la cual nos informa del estado de los procesos y memoria.
# vmstat
Para obtener unas estadísticas rápidas del estado del sistema emplearemos el comando uptime.
# uptime
El comando uptime informa sobre el tiempo en el que el sistema ha estado activo, es
decir el tiempo transcurrido desde que Unix arrancó por última vez. Este comando
también devuelve la hora actual y el promedio de carga que ha soportado el sistema
durate el último minuto y los cinco y diez últimos minutos. El promedio de carga es el
número medio de procesos esperando a ejecutar en un determinado periodo de
tiempo. Si este promedio de carga se aproxima a cero indica que el sistema ha
estado relativamente desocupado; por el contrario si el promedio es cercano al uno
indica que el sistema ha estado casi completamente utilizado pero en ningún
momento sobrecargado. Los promedios de carga altos son el resultado de la
ejecución simultánea de varios programas.
Es uno de los pocos comandos de Unix que no tienen opciones.
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Otro programa interesante es w, devuelve los usuarios actuales del sistema y qué
están haciendo.
#w
Básicamente combina la funcionalidad de uptime y who. La cabecera del informe
que presenta w es exactamente la misma que uptime, siendo la información de cada
una de las líneas la siguiente: el nombre del usuario, hora de inicio de la sesión (y
cuanto tiempo ha estado ocioso), JCPU es la cantidad total de tiempo de CPU
utilizada por ese usuario, mientras que PCPU es la cantidad total de tiempo utilizada
por sus tareas actuales.
Si al comando se le pasa la opción –f, mostrará los sistemas remotos desde los que los
usuarios acceden, si los hay.
# w –f
Puede indicarse un nombre de usuario como parámetro para mostrar sólo información relativa
a él.
# w –f nombre_de_usuario
El comando time, precediendo a cualquier otro comando, suministra información acerca del
tiempo total empleado en la ejecución, del tiempo de CPU utilizado por el programa del
usuario, y del tiempo de CPU consumido en utilizar recursos del sistema. Por ejemplo para
saber el tiempo utilizado en la compilación y montaje del programa prueba.c utilizaríamos el
comando
# time gcc prueba.c
2.6. Diseño de un shell-script: Control de la carga del sistema.
Se ha diseñado un programa que evalua la carga del sistema y, si supera uno de los umbrales
definidos en consumo de cpu, memoria o disco duro, se busca el proceso y el dueño del
mismo, y a dicho proceso bien se le cambia el factor de prioridad, bien se pausa, o incluso se
mata en función del consumo de recursos que tiene. Los umbrales quedan definidos en el
programa.
El archivoes “control_de_procesos”.
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3. DESCARGA AUTOMATICA DE ARCHIVOS CON CONTROL DE CARGA DEL
SISTEMA.
Este shell script está basado en los scripts diseñados anteriormente. Sobre el primer shellscript para la descarga automática de ficheros desde un servidor ftp conocido se le ha hecho
una modificación para que sólo realice la descarga nocturna si el disco duro no está muy
saturado.
Una vez programada la descarga nocturna hay que programar para la misma hora la ejecución
del programa para el control de carga del sistema, modificando este último para que se base
en el control de la descarga nocturna, pasando por alto el consumo del resto de procesos.
Todo esto se auna en un shell-script.
JUSTIFICACIÓN
Este trabajo se ha realizado como ampliación a las prácticas realizadas en el laboratorio,
pudiendo utilizarse si se cree conveniente como “práctica voluntaria” en años sucesivos. En
todo momento se han intentado dar ejemplos y comparaciones con un sistema que existe y es
utilizado actualmente por varias empresas dedicadas al cable, proponiéndose una posible
extensión de este trabajo para la automatización de las tareas de mantenimiento de un sistema
de acceso condicional basado en UNIX.
BIBLIOGRAFÍA
• El Entorno de Programación Unix. Fernando Bellas Permuy. Departamento de
•
•
•
•
•
•
Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC). Universidad de A Coruña.
El Sistema Operativo Unix. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática.
Universidad de Valladolid.
Guía de Linux Para el Usuario. Larry Greenfield.
Aprenda LINUX como si estuviera en primero. Javier García de Jalón. Escuela Superior
de Ingenieros Industriales de San Sebastián. Universidad de Navarra.
Guía de Usuario Mandrake.
Advanced Linux Programming.
LINUX a fondo. Albert Bernaus, Jaime Blanco. Infor Books.
PROPUESTA DE PUNTUACIÓN Y FECHA LÍMITE DE
ENTREGA
Este trabajo se divide en 4 apartados que, por su diferente complejidad propongo se puntuen
de la siguiente manera:
Primer apartado –
0.7 puntos
Segundo apartado – 0.7 puntos
Tercer apartado –
0.35 puntos
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--------------------------------------------TOTAL –
1.75 puntos
FECHA LÍMITE DE ENTRAGA: 31 DE ENERO DE 2003
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