Что такое дерево процессов
Дерево процессов Linux
Процессы, попарно связанные дочерне-родительскими отношениями, формируют дерево процессов операционной системы.
Первый процесс init, называемый прародителем процессов порождается ядром операционной системы после инициализации и монтирования корневой файловой системы, откуда и считывается программа /sbin/init.
Прародитель процессов всегда имеет PID=1, а его основной задачей является запуск разнообразных системных служб, включая запуск обработчиков, алфавитно-цифрового терминального доступа getty, менеджера дисплеев графического доступа и службы дистанционного доступа SSH.
Кроме того, init назначается приемным родителем для осиротевших процессов и может (в зависимости от реализации, см «альтернативы» W:[init]) отслеживать аварийные завершения запускаемых ими служб и перезапускать их.
В примере из листинга ниже показано дерево процессов, построенное при помощи специальной команды pstree, а в листинге далее — «классическое» представление дерева процессов при помощи команды ps.
Дерево процессов
init-+-upstart-udev-br
|-getty
|-login—bash—passwd
|-getty
Процессы операционной системы принято классифицировать на системные (ядерные), демоны и прикладные, исходя из их назначения и свойств (листинг ниже).
Прикладные процессы выполняют обычные пользовательские программы (например, утилиту man), для чего им выделяют индивидуальную память, объем которой указан в столбце VSZ вывода команды ps.
Такие процессы обычно интерактивно взаимодействуют с пользователем посредством управляющего терминала (за исключением графических программ), указанного в столбце TTY.
Демоны (daemons) выполняют системные программы, реализующие те или иные службы операционной системы. Например, cron реализует службу периодического выполнения заданий, atd — службу отложенного выполнения заданий, rsyslogd — службу централизованной журнализации событий, sshd — службу дистанционного доступа, udevd — службу «регистрации» подключаемых устройств, т. д.
Демоны запускаются на ранних стадиях загрузки операционной системы и взаимодействуют с пользователем не интерактивно при помощи терминала, а опосредованно — при помощи своих утилит. Таким образом, отсутствие управляющего терминала в столбце TTY отличает их от прикладных процессов. Зачастую демоны имеют суффикс d в конце названия, например sshd — это secure shell daemon, a rsyslogd — rocket system logging daemon, и т. д.
Процессы ядра, демоны, прикладные процессы
$ ps faxu
Sysadminium
База знаний системного администратора
Процессы, потоки и задания Windows
Работа операционной системы Windows основана на работе процессов. В этой статье разберём что такое Windows процессы, их свойства, состояния и другое.
Процессы
Процесс стоит воспринимать как контейнер с набором ресурсов для выполнения программы. То есть запускаем мы программу, для неё выделяется часть ресурсов компьютера и эта программа работает с этими ресурсами.
Процессы нужны операционной системе для многозадачности, так как программы работают в своих процессах и не мешают друг другу, при этом по очереди обрабатываются процессором.
Windows процессы состоят из следующего:
У процессов есть еще очень много свойств которые вы можете посмотреть в “Диспетчере задач” или “Process Explorer“.
Процесс может быть в различных состояниях:
В Windows существуют процессы трёх типов:
Дерево процессов
В Windows процессы знают только своих родителей, а более древних предков не знают.
Например у нас есть такое дерево процессов:
Если мы завершим дерево процессов “Процесс_1“, то завершатся все процессы. Потому что “Процесс_1” знает про “Процесс_2“, а “Процесс_2” знает про “Процесс_3“.
Если мы вначале завершим “Процесс_2“, а затем завершаем дерево процессов “Процесс_1“, то завершится только “Процесс_1“, так как между “Процесс_1” и “Процесс_3” не останется связи.
Например, запустите командную строку и выполните команду title parrent чтобы изменить заголовок окна и start cmd чтобы запустить второе окно командной строки:
Измените заголовок второго окна на child и из него запустите программу paint:
В окне командной строке child введите команду exit, окно закроется а paint продолжит работать:
После этого на рабочем столе останутся два приложения, командная строка parrent и paint. При этом parrent будет являться как бы дедом для paint.
Запустите “Диспетчер задач”, на вкладке “Процессы” найдите процесс “Обработчик команд Windows”, разверните список и найдите “parrent“. Затем нажмите на нём правой копкой мыши и выберите “Подробно”:
Вы переключитесь на вкладку “Подробно” с выделенным процессом “cmd.exe“. Нажмите правой кнопкой по этому процессу и выберите «Завершить дерево процессов»:
Окно командной строки Parrent завершится а Paint останется работать. Так мы убедились что связи между первым процессом и его внуком нет, если у внука нет непосредственного родителя.
Потоки
На центральном процессоре обрабатываются не сами процессы, а программные потоки. Каждый поток, это код загруженный программой. Программа может работать в одном потоке или создавать несколько. Если программа работает в несколько потоков, то она может выполняться на разных ядрах процессора. Посмотреть на потоки можно с помощью программы Process Explorer.
Приложение может создать дополнительный поток, например, когда у приложения есть графический интерфейс, который работает в одном потоке и ожидает от пользователя ввода каких-то данных, а второй поток в это время занимается обработкой других данных.
Изучение активности потока важно, если вам нужно разобраться, почему тот или иной процесс перестал реагировать, а в процессе выполняется большое число потоков. Потоков может быть много в следующих процессах:
Волокна и планирование пользовательского режима
Потоки выполняются на центральном процессоре, а за их переключение отвечает планировщик ядра. В связи с тем что такое переключение это затратная операция. В Windows придумали два механизма для сокращения таких затрат: волокна (fibers) и планирование пользовательского режима (UMS, User Mode Scheduling).
Во-первых, поток с помощью специальной функции может превратится в волокно, затем это волокно может породить другие волокна, таким образом образуется группа волокон. Волокна не видимы для ядра и не обращаются к планировщику. Вместо этого они сами договариваются в какой последовательности они будут обращаться к процессору. Но волокна плохо реализованы в Windows, большинство библиотек ничего не знает о существовании волокон. Поэтому волокна могут обрабатываться как потоки и начнутся различные сбои в программе если она использует такие библиотеки.
Потоки UMS (User Mode Scheduling), доступные только в 64-разрядных версиях Windows, предоставляют все основные преимущества волокон при минимуме их недостатков. Потоки UMS обладают собственным состоянием ядра, поэтому они «видимы» для ядра, что позволяет нескольким потокам UMS совместно использовать процессор и конкурировать за него. Работает это следующим образом:
Задания
Задания Windows (Job) позволяют объединить несколько процессов в одну группу. Затем можно этой группой управлять:
Посмотреть на задания можно с помощью Process Explorer.
Диспетчер задач
Чаще всего для получения информации о процессе мы используем «Диспетчер задач». Запустить его можно разными способами:
При первом запуске диспетчера задач он запускается в кратком режиме, при этом видны только процессы имеющие видимое окно. При нажатие на кнопку «Подробнее» откроется полный режим:
В полном режиме на вкладке «Процессы» виден список процессов и информация по ним. Чтобы получить больше информации можно нажать правой кнопкой мышки на заголовке и добавить столбцы:
Чтобы получить еще больше информации можно нажать правой кнопкой мышки на процессе и выбрать «Подробно». При этом вы переключитесь на вкладку «Подробности» и этот процесс выделится.
На вкладке «Подробности» можно получить ещё больше информации о процессе. А также здесь также можно добавить колонки с дополнительной информацией, для этого нужно щелкнуть правой кнопкой мыши по заголовку и нажать «Выбрать столбцы»:
Process Explorer
Установка и подготовка к работе
Более подробную информацию о процессах и потоках можно получить с помощью программы Process Explorer из пакета Sysinternals. Его нужно скачать и запустить.
Некоторые возможности Process Explorer:
Запустите Process Explorer:
Далее нужно настроить сервер символических имен. Если это не сделать, при двойном щелчке на процессе, на вкладке Threads (потоки) вы получите сообщение о том, что символические имена не настроены:
Для начала скачиваем установщик «Пакет SDK для Windows 10».
Устанавливать все не нужно, достаточно при установки выбрать “Debugging Tools for Windows“:
Для настройки символических имен перейдите в меню Options / Configure / Symbols. Введите путь к библиотеке Dbghelp.dll, которая находится внутри установленного «Пакета SDK для Windows 10» по умолчанию:
И путь к серверу символической информации:
Некоторые основные настройки Process Explorer:
Потоки в Process Explorer
Потоки отдельного процесса можно увидеть в программе Process Explorer. Для этого нужно дважды кликнуть по процессу и в открывшемся окне перейти на вкладку «Threads»:
В колонках видна информация по каждому потоку:
При выделении потока, снизу показана следующую информация:
Задания в Process Explorer
Process Explorer может выделить процессы, управляемые заданиями. Чтобы включить такое выделение откройте меню «Options» и выберите команду «Configure Colors», далее поставьте галочку «Jobs»:
Более того, страницы свойств таких процессов содержат дополнительную вкладку Job с информацией о самом объекте задания. Например приложение Skype работает со своими процессами как за заданием:
Запустите командную строку и введите команду:
Таким образом вы запустите еще одну командную строку от имени этого пользователя. Служба Windows, которая выполняет команды runas, создает безымянное задание, чтобы во время выхода из системы завершить процессы из задания.
В новой командной строке запустите блокнот:
Далее запускаем Process Explorer и находим такое дерево процессов:
Как видим, процесс cmd и notepad это процессы связанные с каким-то заданием. Если дважды кликнуть по любому из этих процессов и перейти на вкладку Job, то мы увидим следующее:
Тут видно что эти два процесса работают в рамках одного задания.
Вероятно, самый старый в рунете сайт о менеджменте качества
Общее дерево процессов предприятия
Как уже указывалось выше, идентификация процесса возможна только по признаку существования объекта процесса. Из этого следует, что описание процессов предприятия представляет собой цепочки из последовательно сменяющих друг друга состояний объектов процессов. Это объективная реальность, не оставляющая места для споров: объект процесса либо есть, либо его нет. А о процессе мы можем говорить лишь тогда, когда у нас ясно идентифицируется изменение объекта процесса. Всё остальное строится уже вокруг него по определённым правилам (это уже тема не доклада, а лекций). В результате возникает следующая принципиальная схема процесса:
Схема 1 хорошо иллюстрирует отношение понятий «функция», «операция» и «процесс», которые обычно либо путают, либо вообще принимают за одно и то же.
Здесь и возникает отличие процессного подхода от функционального: структура предприятия строится не путём распределения функций управления, а объединением управления процессами, начиная с самого «низа». По существу, это будет дословная реализация принципа ориентации на потребителя, заложенная в основу концепции TQM и стандартов серии ISO 9000:2000.
3. О главном производственном процессе
Гарвардская школа бизнеса
Описание предприятия в соответствии с процессным методом начинается с определения главного производственного процесса (ГПП). Как уже указывалось выше, таковым на любом предприятии будет процесс обработки покупателя его продукта. Неважно, что представляет собой этот продукт физически: трактор, какие-то сведения или услугу по доставке обеда на дом.
В этом смысле ГПП выглядит одинаково у всех предприятий: от изучения потребностей потенциальных клиентов до того момента, когда предприятие сочтёт нужным прервать контакт с ними. Но общая тенденция бизнеса такова, что предприятиям придётся (ради своего же блага) сопровождать свой продукт в течение всего его жизненного цикл: от создания до полной утилизации.
Изложенные выше соображения логически подводят к схеме несколько иной, нежели изложенная в международных стандартах. Принципиальная схема процессов любого предприятия (организации, фирмы) выглядит так:
Здесь следует выделить три группы основных процессов: предпродажные (маркетинг, реклама:), связанные с продажей и связанные с послепродажным обслуживанием продукта и, следовательно, клиента. Легко заметить, что уже на предпродажном уровне должны закладываться элементы продукта предприятия, которые приведут клиента к пониманию необходимости и выгодности продолжения сотрудничества с предприятием в удовлетворении своих потребностей.
Бросается в глаза отличие Схемы 1 от схемы, приведённой в международном стандарте управления качеством ISO 9001:2000:
Ещё одна ошибка проистекает из приведённого в стандартах ISO определения термина «процесс», в котором совмещены операция и собственно процесс: исполнитель в схеме просто отсутствует. А это приводит к недооценке роли исполнения [3].
Эти недостатки проявляются, в частности, в том, что при описании частных процессов в самом тексте международных стандартов серии ISO Схема 1 едва проглядывает. По существу Схема 3 представляет собой иллюстрацию к процессному подходу, а не рабочий инструмент идентификации и построения процессов и систем управления ими.
Для практических нужд разумнее воспользоваться представленной ниже более полной Схемой 4 (не приводится), лишённой недостатков, присущих Схеме 3. Анализ по Схеме 4 являет собой один из уровней идентификации существующих и построения недостающих процессов структуры управления элементарным (принятым в качестве такового) процессом:
Схема 4, повторяя в основных чертах Схему 2, содержит указания на все внешние взаимодействия каждого из «блоков» структуры управления процессом. Кроме того, добавлены условные обозначения и, что важно, комментарии, отсутствующие в Схеме 2.
Как показала практика, у тех, кто получает в руки схему 4 (дополняемую типовой таблицей описания элементарного процесса), возникает иллюзия знания технологии. Но именно и только иллюзия. Хорошие, устойчивые результаты способна дать только профессиональная работа. А профессиональная работа требует профессиональной же подготовки, а не самонадеянных «тренингов». Только затем можно надеяться на качественное решение серьёзных практических задач. То есть, схема и таблица должна быть дополнена многочисленными правилами, классификаторами и ещё многим, без чего профессионально строить процессную модель невозможно.
В больших системах элементарные четырёхэлементные структуры срастаются в иерархическую структуру, каждый слой которой также образует такую же структуру. Особенность приведённой структуры управления в том, что она фрактальна. То есть, поскольку «блоки» или звенья структуры управления процессом также включают в себя процесс («управление», «измерение», «совершенствование»), постольку каждый из четырёх «блоков» также может быть представлен в виде Схемы 3. Ну, и так далее, в меру необходимости.
Ключевым в Схеме 3 является контур, образованный звеньями И, О, У и П. Рассмотрим его подробнее.
4. Контур управления
Не усматривайте злого умысла в том, что вполне объяснимо глупостью.
Далее предприятие должно снабдить исполнителей всеми необходимыми ресурсами: деньгами, условиями, продуктом и т.д. Да и сами исполнители тоже ресурс. Процессы подготовки этих ресурсов называются основными.
Чтобы снабжение исполнителей осуществлялось вовремя и в должном объёме, предприятие должно управлять взаимодействием снабженцев и исполнителей. Для этого ему нужен управляющий. А чтобы он принимал верные решения, предприятие должно иметь возможность получать максимально объективные сведения как о ГПП, так и о работе по управлению ГПП.
В результате возникает стандартный (универсальный) для всевозможных процессов, известный из теории контур управления из четырёх звеньев:
Обеспечивающий компонент О («кашевар») поставляет в И необходимые ресурсы, которые сам получает из внешней среды Р готовыми или в виде «полуфабрикатов». В качестве ресурсов выступают материалы, энергия, оборудование, инструкции, чертежи и всё такое прочее. Включая, в общем случае, и саму рабочую силу.
Управляющий компонент У («бригадир») с учетом распоряжений К от вышестоящего звена вырабатывает команды для О на выдачу И необходимых ресурсов.
Прогнозирующий П («проверяющий») анализирует информацию I о внешней среде. Под внешней средой понимается буквально всё, что имеет какое-то отношение к деятельности бригады. На основе анализа П вырабатывает для У прогноз возможных последствий его управления. Наконец, последняя связь: из И в П поступает информация о том, как у «землекопов» идут дела.
Это действительно самая простая структура. Она существует, даже если бригада «землекопов» настолько мала, что, скажем, «бригадиру» приходится совмещать руководящие функции со снабженческими и проверочными. А то и с сугубо исполнительскими. Просто один и тот же человек в разное время пребывает в разных ипостасях. То есть, контур существует, даже когда человек работает в одиночестве.
Например, если (ещё более простая ситуация) вы у себя на даче решили выкопать яму, то и в этом случае описанная структура сохранится. Просто вы последовательно побываете во всех «должностях». Сначала вы примете решение (У), затем укрепите свой организм обедом и снабдите его хорошей лопатой (О), далее какое-то время попотеете в роли И, и, наконец, проверите (П) качество своей же работы, сравнив его с первоначальным замыслом (чертежом, буде такой найдётся). Конечно, объективность будет выше, если последнюю роль возьмёт на себя ваша жена (а она возьмёт!).
Существенно, что всякие попытки улучшить структуру, показанную на схеме 5, только ухудшают управляемость и, следовательно, эффективность контура. Например, вызывает недоумение отсутствие в схеме связи прямого управления У R И? Это явно противоречит нашему опыту. Руки чешутся построить эту связь. Почему её нет?
Нетрудно заметить, что и схеме отсутствуют некоторые связи: скажем, И R У, И R О. Попробуем их достроить и посмотрим, к чему это может привести.
Еще эксперимент: введем дополнительную связь И R О. Управление при этом становится ещё 6олее оперативным, но осуществляется оно обеспечивающейся системой О, которая перехватывает бразды правления, исключив подсистемы П и У. Завскладом скорее всего будет оценивать деятельность бригады землекопов по тому, сколько рукавиц имеется в каптерке.
Парадоксальность подобной ситуации настолько знакома, что даже не воспринимается нами как парадокс: выполненная и меньшими затратами и лучшим качеством работа сплошь и рядом не поощряется.
Не лучше будет, если ввести в Схему 5 дополнительные звенья (обычно с надзирающими и карающими функциями). В действительности они только снижают эффективность системы: добавленную стоимость они не создают, но ресурсов на своё содержание требуют изрядных.
Особенно этой болезнью страдают большие компании, руководители которых явно уверено, осознанно или нет, что без сталинских методов принуждения эффективного труда от персонала не добиться [5]. Конкретно это выражается в гипертрофии «служб безопасности» и других подразделений с проверяющими функциями [6]. В общем, это стандартная ошибка высших управляющих и болезнь возглавляемых ими компаний.
Промоделируем ситуацию. Введём в систему специализированный компонент Ц, задача которого состоит в формировании «нужной» цели: например, в нашей бригаде землекопов это может быть идеолог, который получает от вышестоящих идеологических инстанций целевые указания ЦУ и формирует целевую установку для бригадира У.
Пороки такого решения очевидны. Если в предыдущей схеме компонент Ц вмешивался только в деятельность компонента У, то компонент С имеет возможность вмешаться в работу любого компонента, разрушая тем самым контур системы. Словом, иерархия, построенная на базе такой системы, будет наделена очевидной способность самоуничтожения.
Как мы видим, попытки усовершенствовать Схему 5 путем её достройки, силового внедрения в него нужных и полезных (как нам это представлялось) органов может привести к совершенно обратному эффекту. Быть может, лучше не городить что-то наобум, а поискать то, что уже есть, и, выявив это, дать ему свободу?
Нельзя не вспомнить об еще одной причине дестабилизирующей деятельности. Это инерционность процессов получения и распределения ресурсов. Когда ухудшается снабжение И, это не сразу сказывается на поступлении ресурсов Р в систему извне. Если поступлении и уменьшатся, компоненты О, П, У имеют возможность перераспределить их по своему усмотрению, и некоторое время еще поддерживать достаточно высокое собственное потребление.
5. Цепи процессов
Пока каждый не захочет, никто не получит.
Обычно клиент (человек, предприятие), как и большинство других объектов процессов (сырьё, например), не может за один раз перейти из начального состояния в конечное. Поэтому ГПП распадается на подпроцессы, отражающие изменения промежуточных состояний клиента от «вольного клиента» до «лояльного клиента».
Число таких состояний и, соответственно, процессов своё для каждого конкретного случая, но, в общем случае, оно невелико. При необходимости вводятся дополнительные процессы или существующие процессы подвергаются дроблению на более мелкие подпроцессы. Важно учитывать, что большое число процессов есть признак несовершенства принятой технологии. Более того, чем длиннее цепочка процессов, тем выше вероятность сбоев и труднее добиться гарантированного результата: заданных параметров конечно продукта.
Почти все ветви, в конечном счёте, берут начало в окружающей среде. Это обстоятельство позволяет проанализировать пограничные процессы предприятия с точки зрения экономической эффективности. Возможно, выгодней будет отдать их независимым поставщикам (аутсорсинг). Или наоборот (вертикальная интеграция). В общем случае выбор предопределяется закономерностями эволюции предприятия, хотя внешне выглядит как чисто волевое решение руководства этого предприятия.
Анализ пограничных процессов позволяет формулировать задачи согласно получающей в последнее время популярность идее «заинтересованных сторон». Эта идея берёт своё начало в теории равновесия нобелевского лауреата Джона Нэша [8]. Она ориентирует на создание условий для долговременного партнёрства, фактически прекращающего конкуренцию со стороны тех, кто не успел создать эти условия. По существу, теория равновесия при расширении её на природу связывает экологию с качеством. Но идея идеей, а нужен конкретный механизм, в роли которого будет выступать анализ пограничных процессов. Анализ же такой чего-то стоит только при наличии полного процессного дерева.
Разумеется, не всё так просто: для построения дерева требуется соблюдение большого числа правил. Но это уже вопрос обучения.
Локальные контуры управления в большинстве случаев виртуальны, то есть не имеют непосредственного административного оформления. Такое оформление осуществляется только для интегрированных контуров, в которых уже видны знакомые каждому управленцу черты органиграммы (оргструктуры). Иерархические, матричные и проектные формы оргструктур являют собой лишь частные формы представления полученной таким образом структуры.
Этот вывод позволяет диагностировать «болезни» предприятия просто по факту отличия реальной структуры, полученной методом проб и ошибок (человеческий фактор!), от идеальной структуры, процессной.
6. Заключение
Из неё, кстати, следует (если поразмыслить) интересный логический вывод: при хорошо организованном управлении процессами роль горизонтальных связей настолько велика, что роль «хозяев» процессов сводится, по существу, к т.н. кризис-менеджменту. И, далее, теряет своё значение одно из ключевых понятий менеджмента: норма управляемости. В управлении-то, оказывается, надо заниматься преимущественно регулированием правил взаимодействия между людьми, а не подменять собой эти правила!
1. Например, в №2 журнала «Методы менеджмента качества» за 2003 г. при определении видов процессов прямо говорят: «Здесь необходимо руководствоваться п. 4.1 ГОСТ Р ИСО 9001-2001». А то сами не сообразим.
3. Кстати, в одном из недавних исследований американцы установили, что большая часть высших управляющих самых известных компаний рассталась со своей должностью по весьма банальной причине: этих топ-менеджеров уволили за неспособность организовать исполнение своих великолепно разработанных планов.
4. Беда в том, что Александр Македонский узел разрубил, да и поехал себе дальше. А на реальном предприятии разрубленные узлы быстро срастаются и, что хуже всего, ещё более запутываются. В результате топ-менеджер, позабыв науку управления, только и делает, что машет топором.
5. Порой диву даёшься, насколько точно копируется сталинская организация деятельности в больших компаниях. Особенно в холдингах местного разлива, в миниатюре повторяющих организацию сталинского социалистического государства: со своим госпланом, минфином и т.д.
8. Джон Нэш: 1994 г., математическое доказательство несостоятельности постулата Адама Смита об эффективности свободной конкуренции.
Послесловие
(впечатления от симпозиума)
Как вскоре выяснилось, устроители совместили два мероприятия: выдачу сертификатов от Bureau Veritas и выдачу разнообразных «имиджевых» призов от некоей организации за заслуги в развитии чего-то там. Наверное, многие помнят «Бриллиантовые звёзды», «Золотые арки» и иные знаки за «заслуги в области качества», «развития экономики» и т.п. Этими «призами» в изобилии награждались в 90-х годах 20-го века наивные и ничем не примечательные предприятия СНГ всего за 3-5 тысяч долларов с получением призов в приятных курортных местах Европы и Америки. Некоторые покупались на это трижды. Люди (даже умные) охотно поверят во всё, во что сами хотят верить. В частности, в то, что они уже вполне цивилизованные, продвинутые и европейские. Этим и пользуются мошенники, как оказалось, до сих пор. Будьте бдительны.
Мой доклад был рассчитан на два часа (кроме того, были ещё не приводимые здесь приложения: об эволюции предприятий, о ТРИЗ и классификации задач). Устроители согласовали час. В первый же день выяснилось, что вопреки предварительно разосланной программе доклад был перенесен из 1-й секции в третью, с 1-го дня на второй и с 3-го места от начала на второе от конца. Второй день симпозиума ознаменовался совмещением по времени пленарного заседания с секционными, из-за чего участников было мало и там, и там. Вдобавок, с целью проведения ещё какого-то мероприятия вроде пресс-конференции, устроители симпозиума убедительно попросили участников секционных заседаний уложиться в час.