Linux Luminarium-进程与任务模块

“进程与任务” (Processes and Jobs) 模块

在 Linux 的学习旅程中，你经常会遇到需要管理程序运行的情况。计算机通过执行软件来完成各项工作。在现代计算领域，这些软件主要分为两大类：操作系统内核（我们将在后续课程中深入学习）和进程（Processes），后者正是本模块讨论的核心

当 Linux 系统启动时，它会首先启动一个名为 **init**（初始化进程的缩写）的进程。随后，init 会启动一系列其他进程，这些进程又会进一步产生更多的子进程。这一链式反应持续进行，直到最终呈现出我所使用的命令行 Shell —— 实际上，Shell 本身也是一个进程。

当然，当我输入命令时，Shell 也会启动相应的进程来响应我的指令。在本模块中，将学习如何通过多种方式查看并与这些进程进行交互。

利用`ps`命令列出正在运行的进程

基础知识：什么是 PID 和 ps？

PID (Process ID)：每一个运行中的进程都有一个唯一的数字标识符，称为进程 ID。
**默认 ****ps**：如果只输入 ps，它仅显示当前终端窗口（TTY）中启动的进程。通常只能看到 bash（Shell 本身）和 ps 命令。

由于 ps 是一个历史悠久的工具，它支持两套略有不同的参数语法，这两套命令在实际工作中最为常用：

语法类型	常用命令	参数解析	侧重点
标准语法 (Standard)	`ps -ef`	`-e`: 所有进程 `-f`: 完整格式显示	PPID (父进程 ID)，方便追踪谁启动了谁。
BSD 语法	`ps aux`	`a`: 所有用户进程 `x`: 包含无终端进程 `u`: 用户易读格式	CPU 和内存占用百分比

hacker@dojo:~$ ps
    PID TTY          TIME CMD
    329 pts/0    00:00:00 bash
    349 pts/0    00:00:00 ps
hacker@dojo:~$

在上面的例子中，我们有 shell（bash）和 ps 进程本身，这就是在该特定终端上运行的全部。我们还看到每个进程都有一个数字标识符（Process ID，或 PID），这是一个唯一标识 Linux 环境中所有运行进程的数字。我们还可以看到执行命令的终端（这里是 pts/0 的指定），以及进程迄今为止消耗的 CPU 总时间

hacker@dojo:~$ ps -ef
UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
hacker         1       0  0 05:34 ?        00:00:00 /sbin/docker-init -- /bin/sleep 6h
hacker         7       1  0 05:34 ?        00:00:00 /bin/sleep 6h
hacker       102       1  1 05:34 ?        00:00:00 /usr/lib/code-server/lib/node /usr/lib/code-server --auth=none -
hacker       138     102 11 05:34 ?        00:00:07 /usr/lib/code-server/lib/node /usr/lib/code-server/out/node/entr
hacker       287     138  0 05:34 ?        00:00:00 /usr/lib/code-server/lib/node /usr/lib/code-server/lib/vscode/ou
hacker       318     138  6 05:34 ?        00:00:03 /usr/lib/code-server/lib/node --dns-result-order=ipv4first /usr/
hacker       554     138  3 05:35 ?        00:00:00 /usr/lib/code-server/lib/node /usr/lib/code-server/lib/vscode/ou
hacker       571     554  0 05:35 pts/0    00:00:00 /usr/bin/bash --init-file /usr/lib/code-server/lib/vscode/out/vs
hacker       695     571  0 05:35 pts/0    00:00:00 ps -ef
hacker@dojo:~$

可以看到，有进程用于初始化挑战环境（docker-init）、自动终止前的超时以保留计算资源（6 小时后睡眠到超时）、VSCode 环境（多个代码服务器辅助进程）、shell（bash）以及我的 ps -ef 命令。ps aux 基本上也是一样的道理：

hacker@dojo:~$ ps aux
USER         PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
hacker         1  0.0  0.0   1128     4 ?        Ss   05:34   0:00 /sbin/docker-init -- /bin/sleep 6h
hacker         7  0.0  0.0   2736   580 ?        S    05:34   0:00 /bin/sleep 6h
hacker       102  0.4  0.0 723944 64660 ?        Sl   05:34   0:00 /usr/lib/code-server/lib/node /usr/lib/code-serve
hacker       138  3.3  0.0 968792 106272 ?       Sl   05:34   0:07 /usr/lib/code-server/lib/node /usr/lib/code-serve
hacker       287  0.0  0.0 717648 53136 ?        Sl   05:34   0:00 /usr/lib/code-server/lib/node /usr/lib/code-serve
hacker       318  3.3  0.0 977472 98256 ?        Sl   05:34   0:06 /usr/lib/code-server/lib/node --dns-result-order=
hacker       554  0.4  0.0 650560 55360 ?        Rl   05:35   0:00 /usr/lib/code-server/lib/node /usr/lib/code-serve
hacker       571  0.0  0.0   4600  4032 pts/0    Ss   05:35   0:00 /usr/bin/bash --init-file /usr/lib/code-server/li
hacker      1172  0.0  0.0   5892  2924 pts/0    R+   05:38   0:00 ps aux
hacker@dojo:~$

ps -ef 和 ps aux 有许多共通点：两者都显示用户（USER 列）、PID、TTY、进程的启动时间（STIME/START）、总使用的 CPU 时间（TIME） 和命令（CMD/COMMAND）。 ps-ef 还输出父进程 ID（PPID）， 即启动该进程的 PID，而 ps aux 输出进程在系统 CPU 和内存中所占比例。另外，还有很多其他内容

题目将 /challenge/run 重命名为了一个随机文件名，并且禁止你查看 /challenge 目录的内容。但因为这个程序正在运行，你可以通过进程列表找到它。

操作步骤：

利用`kill`命令终止进程

在 Linux 系统中，终止进程是通过 kill 命令实现的。尽管其名称显得激进，但其本质是向进程发送信号（Signals）。

信号机制与 PID

默认情况下，执行 kill 命令会发送一个名为 SIGTERM 的信号。这相当于给进程发送一个“请关闭”的正式请求，允许进程在退出前保存数据或清理临时文件。

与许多文本处理命令不同，kill 不直接接受进程名称作为参数，它必须配合 PID（进程标识符） 使用。

hacker@dojo:~$ sleep 1337

hacker@dojo:~$ ps -e | grep sleep
 342 pts/0    00:00:00 sleep
hacker@dojo:~$ kill 342
hacker@dojo:~$ ps -e | grep sleep
hacker@dojo:~$

现在有一个进程（/challenge/run）无法被运行，需要你先终止它再运行

利用`Ctrl+C`中断

有时只是想摆脱占用终端资源的进程，可以使用快捷键（按住CTRL并按下C）会向任何正在等待终端输入的应用程序发送“中断”，通常情况下，这个会导致应用程序的正常退出

比如：

资源占用问题

命名管道和进程竞争

命名管道（FIFO）在 Linux 中就像一根物理管道，通常一次只能由一个进程进行有效的写入管理。如果一个“诱饵”进程（Decoy）已经打开并持续向管道内灌入垃圾数据，/challenge/run 就无法顺利完成它的任务。

首先先识别这个命名管道找到/challenge/decoy 的进程PID 使用ps -ef | grep decoy

找到PID之后使用kill强制结束这个进程

等待缓冲区清空

由于 Linux 的管道具有”缓冲（Buffered）"机制，即使进程被杀掉，管道里可能还残存着一些已经发出的“垃圾数据”。

可以运行 cat /tmp/flag_fifo 来观察。
如果屏幕上还在跳动干扰信息，稍等几秒钟，直到数据流停止。

当管道清空的时候且没有进程干扰，就运行主程序：

/challenge/run

然后读取cat /tmp/flag_file

使用CTRL+Z暂停进程

将后台进程挂起

当你按下 Ctrl-Z 时，终端会向当前前台进程发送一个 SIGSTOP 信号。

状态切换：进程并没有消失，而是进入了“停止（Stopped）”状态。它会释放对终端控制权的占用，但依然驻留在内存中。
恢复可能：挂起的进程就像被按下了暂停键的电影，随时可以被恢复运行（我们将在下一关学习如何恢复）。

利用`fg`恢复进程

当挂起进程后，要怎么做才可以恢复它，一个内置命令fg可以获取挂起的命令

先创建一个进程挂起然后用命令fg恢复

利用命令`bg`将进程转入后台

Linux 终端中，如果你希望一个程序在运行的同时不占用你的命令行界面，你可以使用 **bg** 命令（Background 的缩写）将其转入后台运行。

前台、挂起与后台的状态切换

前台 (Foreground)：程序正在运行并占据你的屏幕，你无法输入其他命令。
挂起 (Suspended/Stopped)：通过 Ctrl-Z 实现，程序暂停所有动作，像“断电”一样停留在内存中。
后台 (Background)：程序正在持续运行，但不占用终端。你可以继续输入命令，而它在“幕后”工作。

如何观察状态差异（Arcanum）：

可以通过 ps 命令配合 -o 选项来观察进程状态（STAT）的细微变化

首先，我们挂起一个 sleep 进程：

hacker@dojo:~$ sleep 1337
^Z
[1]+  Stopped                 sleep 1337

此时 sleep 进程在后台处于挂起（suspended）状态。我们可以通过启用 stat 列来查看：

hacker@dojo:~$ ps -o user,pid,stat,cmd
USER         PID STAT CMD
hacker       702 Ss   bash
hacker       762 T    sleep 1337
hacker       782 R+   ps -o user,pid,stat,cmd

**T**：代表该进程因我们按下了 Ctrl-Z 而被挂起/停止。
**S**（在 bash 行）：代表 bash 正在睡眠并等待输入。
**R**（在 ps 行）：代表它正在活跃运行。
**+** 符号：代表该进程处于前台。

现在，让我们在后台恢复这个 sleep 进程：

hacker@dojo:~$ bg
[1]+ sleep 1337 &
hacker@dojo:~$ ps -o user,pid,stat,cmd
USER         PID STAT CMD
hacker       702 Ss   bash
hacker       762 S    sleep 1337
hacker      1224 R+   ps -o user,pid,stat,cmd

看！sleep 进程的状态现在变成了 **S**。它虽然是在“睡眠”，但它不再是挂起状态了！同时，因为它在后台运行，所以它的状态码后面没有 **+** 符号。

按照上述“启动 -> 挂起 -> 后台化 -> 再次启动”的流程操作，即可通过检测并获取 Flag。

挂起、后台化、再恢复

直接启动后台进程

之前的关卡中，你学会了如何将正在运行的进程“推”到后台。但实际上，你并不需要先启动再挂起，可以在命令开始时就直接让它在后台运行。

使用 & 符号直接启动

在 Linux 命令的末尾添加一个 **&** 符号，shell 就会在后台启动该程序，并立即把控制权还给你，让你能继续输入其他命令。

即时反馈：启动后，终端会显示类似 [1] 1771 的信息。
- [1] 是作业号 (Job ID)。
- 1771 是该进程的 PID。

hacker@dojo:~$ sleep 1337 &
[1] 1771
hacker@dojo:~$ ps -o user,pid,stat,cmd
USER         PID STAT CMD
hacker      1709 Ss   bash
hacker      1771 S    sleep 1337
hacker      1782 R+   ps -o user,pid,stat,cmd
hacker@dojo:~$

现在尝试一下/challenge/run

退出码

在 Linux 中，每一个命令在运行结束时都会向系统报告一个退出码（Exit Code）。这个数值用于告知用户或 Shell 该程序是圆满完成了任务，还是中途遇到了错误。

退出码的基本规律

**0**：代表成功。程序按预期运行并顺利结束。
非 **0**（通常是 **1** 到 **255** 之间的整数）：代表失败。不同的数字有时代表特定的错误类型（例如权限不足、找不到文件等）。

如何读取退出码：$? 变量

Shell 提供了一个特殊的变量 **$?** 来存储最近一次执行完的命令的退出码。要查看它的值，你需要使用 echo 命令并在变量名前加上 $ 符号。

让我们看原文中的例子：

成功案例：

hacker@dojo:~$ touch test-file
hacker@dojo:~$ echo $?
0

因为 touch 成功创建了文件，退出码为 0。

失败案例：

hacker@dojo:~$ touch /test-file
touch: cannot touch '/test-file': Permission denied
hacker@dojo:~$ echo $?
1

由于没有权限在根目录下创建文件，touch 报错，退出码变为了 1。

时效性：$? 永远只保留紧接着的前一个命令的退出码。如果你在运行 /challenge/get-code 之后不小心运行了 ls，那么 echo $? 显示的就是 ls 的结果了。若发生这种情况，请重新运行一次 /challenge/get-code。

本练习：获取一个程序的退出码，并将其作为另一个程序的参数。

posted on 2026-05-12 13:54 shuyaoyyy 阅读(3) 评论(0) 收藏举报

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利用ps命令列出正在运行的进程

利用kill命令终止进程

利用Ctrl+C中断