进程与定时任务

这一课你将能做到

1. 用 ps / top 定位 Java 进程，说清 kill -15 与 kill -9 的区别并正确重启应用
2. 用 nohup / & / jobs / fg / bg 管理后台任务，SSH 断开服务不挂
3. 编写并调试 crontab 定时任务，实现每天凌晨自动备份 MySQL

为什么要学

Spring Boot 应用在 Linux 上就是一个进程。发布要停旧起新、OOM 要找元凶、日志疯涨要定位写盘的进程——不懂进程管理，你只能对着告警干瞪眼。crontab 则是穷人的调度中心：没上分布式调度平台之前，数据库备份、日志清理、证书续期全靠它。面试里「kill -9 和 kill -15 的区别」「crontab 五个字段」「进程怎么优雅关闭」都是后端高频题，答不好会显得没碰过生产。

人话：进程就是「正在跑的程序」，每个都有身份证号（PID）。kill 不是「杀」而是「发信号」——-15 是敲门说「请收拾东西离开」（应用能执行 shutdown hook、释放连接池），-9 是直接抬走（Spring Boot 的优雅停机、MQTT 消息都来不及处理）。定时任务就是给系统请了个闹钟管家。

先建立图像

进程生命周期与信号路径：

java -jar app.jar
      │
      ▼
  内核分配 PID（如 12345）
      │
 kill -15 12345（SIGTERM，默认）        kill -9 12345（SIGKILL）
      │                                      │
 JVM 收到信号 → 执行 shutdown hook        内核直接回收，JVM 无感知
 优雅停机：停接新请求、处理完存量、        线程当场冻结，可能：
 关闭连接池、刷盘、退出                    - 数据没刷盘
                                          - 临时文件残留
                                          - 端口 TIME_WAIT 堆积

crontab 五字段口诀：

┌──────── 分  0-59
│ ┌────── 时  0-23
│ │ ┌──── 日  1-31
│ │ │ ┌── 月  1-12
│ │ │ │ ┌ 星期 0-7（0 和 7 都是周日）
│ │ │ │ │
* * * * *  要执行的命令
分 时 日 月 星期

例：0 3 * * *     每天 03:00
例：*/5 * * * *   每 5 分钟
例：0 9 * * 1-5   工作日每天 09:00

跟着做

步骤 1：看进程：ps 的两副面孔

ps -ef | grep java          # 风格 1：全格式列表
ps aux | grep mysql         # 风格 2：BSD 风格，含 CPU/内存占用
ps -ef | grep [j]ava        # 技巧：[j]ava 避免匹配到 grep 自己
pgrep -l java               # 只列进程名和 PID，最清爽
pstree -p | head -20        # 进程树，看父子关系

面试常问「ps -ef 和 ps aux 的区别」：内容重叠，-ef 强在完整命令行（看启动参数），aux 强在 %CPU %MEM 排序排查资源大户，ps aux --sort=-%mem | head 直接找内存 Top。

步骤 2：实时观察：top

top                  # 默认 3 秒刷新，q 退出
# 交互键：P 按 CPU 排序，M 按内存排序，1 展开每核
# 关键行解读：
# %Cpu(s): 12.3 us,  3.1 sy, 80.0 id,  4.0 wa
#   us=用户态  sy=内核态  id=空闲  wa=等磁盘（高 wa 先查 IO）
# load average: 0.5, 0.4, 0.3   ← 1/5/15 分钟负载，经验：不超过 CPU 核数

top 是进入服务器的第一眼体检，us 高=应用在算，wa 高=磁盘瓶颈，load 远超核数=过载。

步骤 3：优雅重启一个「应用」

用 sleep 模拟 Java 进程练手，不伤真服务：

mkdir -p ~/proc-lab && cd ~/proc-lab
nohup sleep 300 > sleep.out 2>&1 &     # 启动后台进程
echo $!                                # $! = 最近一个后台进程的 PID

pgrep -l sleep
kill <PID>                             # 默认就是 -15 优雅终止
pgrep -l sleep || echo "已退出"

nohup ... & 组合：& 放后台，nohup 让进程忽略挂断信号（SSH 断开也不死），输出自动写入 nohup.out 或重定向文件。

步骤 4：kill -15 vs kill -9 实测

# 先用 -15
nohup sleep 300 > /dev/null 2>&1 &
pid=$!
kill -15 $pid
sleep 1
pgrep -l sleep || echo "-15 后进程已退出"

# 模拟僵死进程用 -9（对 sleep 无感，真正的区别在 Java 应用）
nohup sleep 300 > /dev/null 2>&1 &
pid=$!
kill -9 $pid

生产脚本标准姿势：先 kill -15，等 30 秒轮询进程还在，才 kill -9 兜底。直接 -9 是新手最常被点名的坏习惯。

步骤 5：任务的前后台与 jobs

sleep 100                  # 前台运行，Ctrl+Z 暂停
# [1]+  已停止  sleep 100
jobs                       # 看任务列表
bg %1                      # 转后台继续跑
fg %1                      # 拉回前台，Ctrl+C 终止

这套操作适合「跑了半小时的命令突然想腾出终端」的场景；真正的长任务（如导数据）一开始就用 nohup。

步骤 6：crontab 自动备份 MySQL

mkdir -p ~/proc-lab/bin ~/proc-lab/backup ~/proc-lab/logs

cat > ~/proc-lab/bin/backup-mysql.sh << 'EOF'
#!/bin/bash
set -euo pipefail
LOG=/home/$USER/proc-lab/logs/backup.log
BK=/home/$USER/proc-lab/backup
echo "[$(date '+%F %T')] 备份开始" >> "$LOG"

mysqldump -uroot -p"你的密码" --single-transaction mydb \
  | gzip > "$BK/mydb-$(date +%F).sql.gz"

# 保留 7 天，删更早的
find "$BK" -name "mydb-*.sql.gz" -mtime +7 -delete
echo "[$(date '+%F %T')] 备份完成：$(ls -lh $BK | tail -1)" >> "$LOG"
EOF
chmod 700 ~/proc-lab/bin/backup-mysql.sh

# 测试脚本本身（没有 MySQL 可先注释 mysqldump 行验证流程）
bash ~/proc-lab/bin/backup-mysql.sh

# 编辑当前用户的 crontab
crontab -e
# 加入（每天 03:00，注意 % 在 crontab 里要转义或避免）：
# 0 3 * * * /home/你的用户名/proc-lab/bin/backup-mysql.sh >> /home/你的用户名/proc-lab/logs/cron.log 2>&1

crontab -l                  # 查看已生效的任务
ls /etc/cron.d* /var/log/cron* 2>/dev/null   # 系统级配置与执行日志位置

--single-transaction 让 InnoDB 备份不锁表，是线上 mysqldump 的标配参数。

讲清楚要点

1. kill 发的是信号，不是子弹：kill -15（SIGTERM）请求进程自行退出，进程可捕获并清理；kill -9（SIGKILL）内核强制回收，进程无法捕获也无法忽略。Java 应用停机永远先 -15。
2. $! 与 $$ 别搞混：$! 是最近一个后台进程的 PID（写脚本常拿它记录或等待），$$ 是当前 Shell 自己的 PID。
3. nohup 解决「SSH 断开进程就死」：SSH 会话结束时终端收到 SIGHUP，普通前台/后台进程随之退出；nohup 让进程忽略 SIGHUP。更正规的生产做法是 systemd 托管（systemctl restart myapp），第 11 课展开。
4. crontab 有独立的环境：只有极简 PATH，不加载你的 .bashrc；相对路径、java 命令可能找不到。规范：脚本里全用绝对路径，环境变量写进脚本或 source /etc/profile；输出必须重定向到日志，否则邮件堆积。
5. crontab 里 % 是特殊字符：会被解释成换行导致命令被截断。date +\%F 转义，或把复杂逻辑封装进脚本、crontab 只调脚本路径——后者是最佳实践。
6. 僵尸进程与孤儿进程：子进程退出但父进程没回收 → 僵尸（Z 状态，占 PID 不占内存），父进程先死则孤儿被 init 收养。ps aux | grep ' Z ' 找僵尸，根因通常在父进程没 wait，重启父进程即可清理。

你可能会懵的地方

• kill -9 为什么连 Java 的 shutdown hook 都不执行？ SIGKILL 由内核直接处理，进程根本收不到信号，JVM 没机会跑任何钩子。所以 Spring Boot 的优雅停机（server.shutdown=graceful）、注册中心下线通知都依赖 -15 阶段完成。

• crontab -e 保存后任务怎么被触发的？ cron 守护进程（crond）每分钟醒来，比对 /var/spool/cron/用户名 里所有任务的时间字段，匹配则 fork 执行。所以 crontab 最小粒度是分钟；需要秒级用循环 + sleep 或专业调度器。

• 怎么知道我的 crontab 到底跑没跑？ 三查：crontab -l 确认配置在；grep CRON /var/log/syslog 或 /var/log/cron 确认 cron 有没有执行记录；看脚本自己的重定向日志。三层日志缺一不可。

• ps -ef 里的 PPID 是什么？ 父进程 PID。排查「谁启动了这个进程」时顺着 PPID 往上找，常见发现是「不是应用自己的脚本，是 supervisord/systemd 拉起来的」，这决定你 kill 之后它会不会被自动复活。

• 后台任务退出终端后为什么有的死了有的活着？ 没加 nohup 的后台任务在 Shell 退出时收到 SIGHUP 默认退出；nohup 或 setsid 启动的忽略它。Bash 有时可配 shopt -s huponexit 行为不同，别赌，长任务一律 nohup。

错法对照

错法	问题	正解
上来就 kill -9 java_pid	跳过优雅停机，丢数据留尾巴	先 kill -15，超时再 -9
crontab 直接写 java -jar ...	cron 环境找不到 java	写绝对路径或脚本内 export PATH
crontab 任务不重定向输出	报错无处可看 + 邮件堆积	>> 日志 2>&1
定时任务里用相对路径	cron 工作目录是 $HOME，路径全错	脚本内用绝对路径或 cd 固定
* * * * * 每 10 秒	crontab 最小粒度 1 分钟	循环 + sleep 封装，或换调度工具

卡点急救

1. crontab 不执行：按顺序查——crontab -l 确认任务在 → /var/log/cron 确认触发过 → 手动用 sh 脚本 跑确认脚本本身没问题 → 检查脚本内是否依赖了交互环境的 PATH/变量 → 确认输出重定向了能看到报错。
2. kill -15 后进程不退出：应用可能在等长连接收尾。等 30 秒（可用 for 循环 + pgrep 轮询）再 -9；频繁卡住则排查应用优雅停机配置和线程池是否设置了 daemon。
3. nohup: ignoring input and appending output to nohup.out 看不到输出：这是提示不是报错，输出在 nohup.out。规范做法启动时就重定向：nohup cmd > app.out 2>&1 &。

面试常问

• kill -15 和 kill -9 的区别？ -15 发送 SIGTERM，可被进程捕获，JVM 会执行 shutdown hook：停止接收新请求、处理完存量、关闭连接池后退出，实现优雅停机；-9 发送 SIGKILL，内核直接回收进程，不可捕获不可忽略，可能造成数据未落盘、注册中心残留节点。生产标准流程：-15 → 轮询等待 → 超时 -9 兜底。

• crontab 五个字段的含义？写一个每天凌晨 3 点备份 MySQL 的任务。 分 时 日 月 星期。答案：0 3 * * * /opt/scripts/backup-mysql.sh >> /var/log/backup.log 2>&1。加分点：说明备份脚本内含 --single-transaction 防锁表、find -mtime +7 -delete 清理旧备份、输出重定向便于排查、cron 环境变量有限所以脚本内用绝对路径。

• CPU 飙高怎么排查？ ① top 找到高 CPU 的 Java 进程 PID；② top -Hp PID 或 ps -T -p PID 找到具体线程；③ printf '%x' 线程号 转十六进制；④ jstack PID | grep 十六进制 -A 20 定位线程栈。前两步全是 Shell 命令——这就是进程管理知识直接对接 JVM 排查的例子。

自测三问

1. 为什么停 Spring Boot 应用不能直接 kill -9？
2. 写出「工作日每天 09:00 执行 xx.sh」的 crontab 行。
3. nohup cmd & 中两个部分各自解决什么问题？

小结一句话

进程管理是「发对信号」：ps/top 看清楚、-15 优雅停、-9 只兜底、nohup 保后台；crontab 是「请对管家」：五个字段 + 绝对路径 + 日志重定向，MySQL 凌晨自动备份就这么简单。

延伸

• crontab.guru 在线表达式校验
• 下一课：网络命令——curl 测接口、ss 查端口，把服务「通不通」一眼看穿。