• Administración de procesos, servicios y automatización de tareas
  • Programación de Aula
    • Resultados de Aprendizaje
    • Planificación Temporal (5 sesiones / 10 horas)
  • 1. Introducción
  • 2. Administración de procesos
    • 2.1 Definición de proceso
    • 2.2 Descripción de los estados del proceso
    • 2.3 Comandos en Linux para la gestión de procesos
      • 2.3.1 El comando ps
      • Parámetros/modificadores ps
      • 2.3.2 El comando pstree
      • 2.3.3 El comando top
      • 2.3.4 Procesos en primer plano y segundo plano
      • 2.3.5 El comando kill para finalizar procesos
      • 2.3.6 El comando nice
      • 2.3.7 El comando renice
    • Ejercicios de procesos
  • 3. Administración de los servicios del sistema
    • 3.1. Concepto de Servicios en Linux
    • 3.2. Sistema de Inicio y Administración de Servicios
    • 3.3 Administración de Servicios con Systemd
      • Principales Comandos de Systemd
      • Comprobación del Estado de Todos los Servicios
  • 4. Automatización de tareas.
    • 4.1 Programar trabajos con Cron
      • Crontabs de usuario
      • Crontabs de sistema
    • 4.2 Programar trabajos con at
      • Listar tareas programadas con atq
      • Borrar tareas con atrm
    • Ejercicios de automatización de tareas

1. Introducción

En esta unidad trabajaremos la administración de procesos, servicios del sistema y la automatización de tareas.

2. Administración de procesos

2.1 Definición de proceso

Un proceso es una instancia de un programa en ejecución. Cada vez que ejecutas un comando o abres una aplicación, el sistema operativo crea un proceso correspondiente para llevar a cabo la tarea.

El sistema dispondrá de una Tabla de procesos, conocida como el Bloque de Control de Procesos (BCP o Process Control Block en inglés) donde guarda la información relevante de cada proceso. En Linux encontraremos la siguiente información:

2.2 Descripción de los estados del proceso

Un proceso puede estar en diferentes estados como:

• Running (R):
  • El proceso se está ejecutando en ese momento o está listo para ejecutarse.
• Sleeping (S):
  • El proceso está inactivo, esperando la finalización de una operación o un evento (por ejemplo, espera de entrada/salida).
  • Se clasifica en dos tipos:
    • Interrumpible (S): Puede ser despertado por señales externas o eventos. Aparece como S
    • No interrumpible (D): No puede ser interrumpido hasta que complete lo que está esperando (generalmente se usa para operaciones de E/S en dispositivos). Se muestra como D
• Stopped (T):
  • El proceso está detenido, normalmente por una señal como SIGSTOP o mientras se está depurando con un debugger. Aparece como T
• Zombie (Z):
  • El proceso ha terminado su ejecución, pero su entrada en la tabla de procesos no ha sido limpiada del todo y sigue teniendo la identidad del proceso (PID). Aparece como Z.
• Traced o suspendido (T):
  • Similar al estado detenido, pero ocurre cuando un proceso está siendo depurado. se muestra también como T en algunas versiones del Kernel.
• Dead (X):
  • Un estado transitorio, en el que el proceso ha terminado de ejecutarse y está en proceso de ser elminado del sistema.

2.3 Comandos en Linux para la gestión de procesos

Cada vez que invocamos un comando, se inician uno o más procesos. Un administrador de sistemas no solo necesita crear procesos, sino también poder realizar un seguimiento de ellos y enviarles diferentes tipos de señales si es necesario. En este apartado veremos el control del trabajo y cómo monitorear los procesos.

A continuación se muestra una tabla resumen de comandos para la gestión de procesos:

2.3.1 El comando ps

El comando ps proporciona información sobre los procesos que se están ejecutando en el sistema. Si escribimos en el terminal ps, obtendremos como salida un listado de los procesos lanzados con el usuario actual que aún se están ejecutando.

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Las columnas que se muestran cuando ejecutamos el comando ps significan:

• La primera columna es el PID o identificador de proceso. Cada proceso tiene un asociado identificador que es único, es decir que no puede haber dos procesos con el mismo identificador.
• La segunda columna nos informa del terminal en el que se está ejecutando el proceso. Si aparece una interrogación (?), el proceso no tiene asociada ninguna terminal.
• La tercera columna indica el tiempo total que ha estado ejecutándose el proceso.
• La cuarta columna es el nombre del proceso.

Parámetros/modificadores ps

• -e devuelve un listado de todos los procesos que se están ejecutando.
• -f devuelve un listado extendido. En este último caso veremos en pantalla el PPID del proceso (identificador del proceso padre) y la hora en la que se ejecutó el proceso (STIME).

​ Resultado comando ps -f

• -ef obtendríamos un listado extendido de todos los procesos que se están ejecutando en el sistema.
• -u informa de los procesos lanzado por un determinado usuario. De tal forma que si escribimos “ps -u alumno”, aparecerá un listado de los procesos que está ejecutando el usuario alumno.

2.3.2 El comando pstree

El comando pstree visualiza, en forma de árbol, todos los procesos del sistema, de esta forma se puede ver las relaciones que existen entre los procesos.

2.3.3 El comando top

El comando top devuelve un listado de los procesos de forma parecida a como lo hace ps, con la diferencia que la información mostrada se va actualizando periódicamente lo que nos permite ver la evolución del estado de los procesos.

En la parte superior se muestra la siguiente información adicional:

• El espacio en memoria ocupado por los procesos.
• El espacio ocupado por la memoria de intercambio o swap.
• El número total de tareas o procesos que se están ejecutando.
• El número de usuarios o el porcentaje de uso del procesador.

2.3.4 Procesos en primer plano y segundo plano

Los procesos pueden ejecutarse en primer plano (Foreground) o segundo plano (Background).

• El proceso que está en primer plano es aquel con el que se interactúa. Si ejecutamos, por ejemplo, el comando ls -l, se mostrará por pantalla el resultado, y hasta que no acabe de mostrarse el listado no podremos ejecutar ningún otro comando.

• Un proceso en segundo plano añadiendo el símbolo ampersand (&) al final del comando. Cuando se ejecuta un proceso en segundo plano, se permite al usuario iniciar y trabajar con otros procesos.

  Ejemplo:

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  sleep 100 &
  

  Para ver que trabajos se están ejecutando en segundo plano, se usa el comando jobs.

  

  Pasar procesos en segundo plano a primer plano

  Para pasar procesos en segundo plano a primer plano, se utiliza el comando fg, seguido de %n, donde n es el número de proceso que queremos pasar a primer plano.

  

  Pasar procesos en primer plano a segundo plano

  El comando bg permite pasar procesos desde primer plano a segundo plano.

  • Para pasar un proceso que se encuentra en primer plano a segundo plano, debemos suspenderlo primero utilizando la combinación de teclas Ctrl+Z. Cuando se pulsa esa combinación de teclas, el proceso en ejecución se para y no vuelve a ejecutarse hasta que se pasa a primer o segundo plano.

  Con bg %n pasaremos el proceso a segundo plano.

  

2.3.5 El comando kill para finalizar procesos

Para finalizar un proceso se utiliza el comando kill, que tiene la siguiente sintaxis:

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kill [parámetro] PID 

Si, por ejemplo, queremos eliminar un proceso con PID 17122, tendríamos que escribir: kill 17122.

Puede que en ocasiones el proceso no finalice al emplear el comando kill sin parámetros. Para matar un proceso asegurándonos de que no ignorará la petición de finalizar su ejecución se emplea el parámetro -9.

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kill -9 17122 

Hay un total de 32 señales que se pueden enviar a los procesos. Las más utilizadas son las siguientes:

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 kill -1 (Sighup). Reinicia el proceso. 
 kill -9 (SigKill). Mata el proceso. 
 kill -15 (SigTerm). Termina el proceso. 

Por otra parte, el comando killall nombre_programa finaliza todos los procesos que estén ejecutando el programa.

2.3.6 El comando nice

Ejecuta un comando con una prioridad distinta a la de por defecto.

Solo los usuarios root pueden establecer prioridades urgentes (negativos).

Sintaxis:

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$ nice -n NUMERO_PRIORIDAD COMANDO

2.3.7 El comando renice

El comando renice nos permite modificar la prioridad una vez que el proceso ya está en ejecución

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renice [-n] <niceness> [-p|-g|-u] <identificadores>

donde identificadores se corresponde con:

• un conjunto de ids de proceso (pid) si no se especifica parámetro o se precede por -p
• un conjunto de id de grupo de proceso si se precede por -g
• un conjunto de usuarios si se precede por -u.

Los usuarios que no sean el superusuario sólo pueden bajar la prioridad de sus procesos, es decir, aumentar su niceness (en el rango de 0 a 19). El superusuario (root) puede ajustar la prioridad de cualquier proceso usando un valor nice del rango completo (-20 a 19).

Ejercicios de procesos

1. Lista los procesos que se están ejecutando en el shell actual.

2. Lista los procesos que se están ejecutando en el sistema.

3. Crea dos usuarios y abre dos consolas con esos usuarios. Haz que cada uno ejecute un script diferente. Déjalos en un punto en el que esté pidiendo un dato. Vuelve a utilizar el comando ps y comprueba cómo se refleja lo que están haciendo el resto de usuarios y el estado de los procesos del usuario1 y usuario2.

4. Haciendo uso del comando grep y ps, lista todos los procesos que se están ejecutando en el sistema y terminan en .sh

5. Visualiza los procesos utilizando el comando pstree.

6. Comprueba qué proceso está consumiendo más recursos utilizando top.

7. Mata el proceso del script que está ejecutando el usuario 1.

8. Vuelve al usuario 1 y comprueba que ha salido al prompt del usuario.
9. Crea un script de nombre procesos.sh que muestre todos los procesos activos y que permita aumentar o disminuir la prioridad de un proceso.
10. Crea un script de nombre matar_procesos.sh que muestre todos los procesos activos y permita matar un proceso especificando su PID.

3. Administración de los servicios del sistema

3.1. Concepto de Servicios en Linux

Un servicio en Linux es un proceso que se ejecuta en segundo plano, sin interacción directa del usuario, y que proporciona funciones o funcionalidades esenciales al sistema o a los usuarios.

Algunos ejemplos comunes incluyen servidores web (como Apache o Nginx), servicios de base de datos (MySQL, PostgreSQL), y servicios de red (SSH, FTP).

3.2. Sistema de Inicio y Administración de Servicios

Linux tiene varios sistemas de inicio (init systems) que administran los servicios y procesos de arranque. Algunos de los sistemas de inicio más comunes incluyen:

• SysVinit: Uno de los sistemas de inicio más antiguos, basado en scripts de shell que se ejecutan en secuencia para iniciar servicios.
• Upstart: Un sistema de inicio más avanzado que reemplazó a SysVinit en algunas distribuciones, diseñado para trabajar con eventos.
• Systemd: Actualmente el sistema de inicio más utilizado en distribuciones modernas, que gestiona servicios mediante unidades y soporta arranque paralelo, lo que lo hace más eficiente y rápido que SysVinit y Upstart.

Cada uno de estos sistemas tiene comandos y prácticas distintas para gestionar servicios. Hoy en día, systemd es el sistema más común, por lo cual es el que estudiaremos a continuación.

3.3 Administración de Servicios con Systemd

Systemd es un sistema de administración de servicios que organiza los servicios mediante archivos de configuración llamados unidades (units), que se encuentran en la ruta /etc/systemd/system o /lib/systemd/system. Cada unidad representa un servicio, un dispositivo o una tarea de administración.

Principales Comandos de Systemd

systemctl es el comando principal para gestionar servicios en systemd. Algunos comandos básicos son:

Comprobación del Estado de Todos los Servicios

Para verificar el estado de todos los servicios, se puede usar:

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sudo systemctl list-units --type=service

4. Automatización de tareas.

Automatizar tareas regulares en el sistema mediante la programación de trabajos (o Jobs) es una práctica esencial para un buen administrador. Esto permite configurar y ejecutar automáticamente trabajos importantes, como copias de seguridad, actualizaciones del sistema, y otras actividades rutinarias. Para ello, se puede utilizar la función cron, que es especialmente útil para gestionar y programar la ejecución periódica de tareas de forma eficiente.

4.1 Programar trabajos con Cron

En sistemas Linux, cron es un demonio que se ejecuta de forma continua y se activa cada minuto para revisar un conjunto de tablas en busca de tareas programadas. Estas tablas, conocidas como crontabs, contienen los llamados cron jobs.

Cron es ideal para servidores y sistemas que permanecen encendidos constantemente, ya que cada tarea programada solo se ejecuta si el sistema está operativo en el momento especificado. Tanto los usuarios normales como el usuario root pueden utilizar cron, y cada usuario dispone de su propio crontab, mientras que root gestiona los crontabs a nivel del sistema.

Crontabs de usuario

Los crontabs de usuario son archivos de texto que administran la programación de los trabajos cron definidos por cada usuario. Estos archivos llevan el nombre de la cuenta del usuario que los creó, aunque su ubicación exacta varía según la distribución (generalmente en un subdirectorio de /var/spool/cron).

Cada línea en un crontab de usuario contiene seis campos, separados por espacios, que representan:

• El minuto de la hora (0-59).
• La hora del día (0-23).
• El día del mes (1-31).
• El mes del año (1-12).
• El día de la semana (0-7, donde 0 o 7 representan el domingo).
• El comando a ejecutar.

Para el mes y el día de la semana, también se puede utilizar una abreviatura de tres letras en lugar del número correspondiente.

Los primeros cinco campos definen cuándo se ejecutará el comando especificado en el sexto campo, y pueden aceptar uno o varios valores. Para definir estos valores en cron, se pueden utilizar los siguientes operadores:

• * (asterisco): Acepta cualquier valor en el rango del campo.
• , (coma): Permite enumerar varios valores específicos.
• - (guión): Define un rango de valores consecutivos.
• / (slash): Establece intervalos en el rango (escalonados).

Creación de de un crontab de usuario

El comando crontab -e se utiliza para editar su propio archivo crontab o para crear uno si aún no existe.

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$ crontab -e
no crontab for frank - using an empty one

Select an editor.  To change later, run 'select-editor'.
  1. /bin/ed
  2. /bin/nano        < ‑‑‑‑ easiest
  3. /usr/bin/emacs24
  4. /usr/bin/vim.tiny

Choose 1-4 [2]:

Si quiere ejecutar el script espacio.sh ubicado en su directorio principal todos los días a las 10:00 am, puede agregar la siguiente línea a su archivo crontab:

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0 10 * * * /home/alumno/espacio.sh

Además de la opción -e mencionada anteriormente, el comando crontab tiene otras opciones útiles:

• -l

  Muestra el crontab actual en la salida estándar.

• -r

  Quita el crontab actual.

• -u

  Especifica el nombre del usuario cuyo crontab necesita ser modificado. Esta opción requiere privilegios de root y permite que el usuario root edite los archivos crontab de otro usuario.

Crontabs de sistema

Los crontabs del sistema son archivos de texto que gestionan la programación de los trabajos de cron a nivel de sistema y solo pueden ser editados por el usuario root. El archivo /etc/crontab y todos los archivos dentro del directorio /etc/cron.d son considerados crontabs del sistema.

Además, la mayoría de las distribuciones incluyen los directorios /etc/cron.hourly, /etc/cron.daily, /etc/cron.weekly y /etc/cron.monthly, que contienen scripts que se ejecutan con la frecuencia correspondiente. Por ejemplo, para ejecutar un script diariamente, basta con colocarlo en /etc/cron.daily.

Muchas distribuciones incluyen el archivo /etc/crontab, que puede utilizarse como referencia para la estructura de un archivo cron. A continuación, se muestra un ejemplo de /etc/crontab de una instalación Debian:

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SHELL=/bin/sh
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin

# Example of job definition:
# .---------------- minute (0 - 59)
# |  .------------- hour (0 - 23)
# |  |  .---------- day of month (1 - 31)
# |  |  |  .------- month (1 - 12) OR jan,feb,mar,apr ...
# |  |  |  |  .---- day of week (0 - 6) (Sunday=0 or 7) OR sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat
# |  |  |  |  |
# *  *  *  *  * user-name command to be executed

Ejemplo de un crontab de sistema

Si queremos ejecutar el script espacio.sh ubicado en el directorio /root todos los días a la 01:30 am, puede abrir /etc/crontab con su editor preferido y agregar la siguiente línea:

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30 01 * * * root /root/espacio.sh 

4.2 Programar trabajos con at

El comando at se utiliza para la programación de tareas una única vez y sólo requiere que se especifique cuándo se deba ejecutar una tarea en el futuro.

Después de introducir at en la línea de comandos, seguido de la especificación de tiempo, entrará en la línea de comandos at donde puede definir los comandos a ejecutar. Puede salir del prompt con la secuencia de teclas Ctrl+D.

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$ at now +5 minutes
warning: commands will be executed using /bin/sh
at> date
at> Ctrl+D
job 12 at Sat Sep 14 09:15:00 2019

El ejemplo anterior simplemente ejecuta el comando date después de cinco minutos.

Listar tareas programadas con atq

Ahora programemos dos tareas más: la primera ejecuta el script foo.sh a las 09:30 am, mientras que la segunda ejecuta el script bar.sh después de una hora.

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$ at 09:30 AM
warning: commands will be executed using /bin/sh
at> ./foo.sh
at> Ctrl+D
job 13 at Sat Sep 14 09:30:00 2024
$ at now +2 hours
warning: commands will be executed using /bin/sh
at> ./bar.sh
at> Ctrl+D
job 14 at Sat Sep 14 11:10:00 2024

Para listar sus tareas pendientes, puede usar el comando atq que muestra la siguiente información para cada tarea: ID, fecha de ejecución, tiempo de ejecución, cola y nombre de usuario.

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$ atq
14      Sat Sep  14 11:10:00 2024 a alumno
13      Sat Sep  14 09:30:00 2024 a alumno

Borrar tareas con atrm

Si desea borrar una tarea de at, puede usar el comando atrm seguido del ID de la tarea. Por ejemplo, para borrar el trabajo con ID 14, puede ejecutar lo siguiente:

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$ atrm 14

Ejercicios de automatización de tareas

Ejercicio1. Conceptos teóricos básicos

Responde a las siguientes cuestiones acerca de la automatización de tareas en Linux:

• ¿Cuál es la principal diferencia entre cron y at?
• ¿Que diferencia hay entre crear un trabajo en un cron de usuario y un cron de sistema?
• Si deseamos programar un trabajo para un usuario ordinario. ¿Qué comando ejecutamos?
• Cuando un usuario necesite consultar sus tareas programadas, ¿Qué comando debe ejecutar?
• ¿Qué comando podemos utilizar para eliminar las tareas programadas para el usuario actual?

Explica el significado de las siguientes especificaciones de tiempo para un archivo crontab:

Archivo crontab	Significado
15 14 * * 1-5
00 09-18 * * *
*/30 * * * *
0,20,40 14 * * fri

Ejercicio 2 Crea una tarea programada para que el ordenador se apague todos los días a las 14:15

Ejercicio 3 Crea una tarea programada todos los viernes a las 14:00, que ejecute un comando para obtener el espacio en disco utilizado y envíe por correo electrónico la información indicada.

Ejercicio 4 Crea una tarea programada para que hoy a las 17:00 se realice una copia de seguridad de todos los datos del usuario alumno.

Ejercicio 5 (Opcional: Avanzado) Realiza el ejercicio anterior, pero utilizando las unidades Timers de Systemd