4.3 Prozesse und Prozesszustände analysieren

Ein Dienst kann:

• genau einen Prozess verwenden,
• mehrere Prozesse starten,
• Kindprozesse erzeugen,
• mehrere Dienste in einem gemeinsamen Prozess ausführen,
• bedarfsgesteuert ohne dauerhaften Prozess arbeiten,
• nach einem Absturz automatisch eine neue PID erhalten.

Eine PID ist nicht dauerhaft. Nach dem Ende eines Prozesses kann dieselbe Nummer später einem anderen Prozess zugewiesen werden.

Die Platzhalter <PROZESS> und <PID> müssen ersetzt werden.

Prozess nach Namen suchen:

[RO] Get-Process -Name "<PROZESS>" -ErrorAction SilentlyContinue

Die Dateiendung .exe wird bei Get-Process -Name normalerweise nicht angegeben.

Prozess über die PID suchen:

[RO] Get-Process -Id <PID> -ErrorAction SilentlyContinue

Ausgewählte Prozessinformationen anzeigen:

[RO] Get-Process -Id <PID> |
    Select-Object Id,
                  ProcessName,
                  StartTime,
                  CPU,
                  WorkingSet64,
                  PrivateMemorySize64,
                  VirtualMemorySize64,
                  HandleCount,
                  Responding

Alle Prozesse nach CPU-Zeit sortieren:

[RO] Get-Process |
    Sort-Object CPU -Descending |
    Select-Object -First 15 Id, ProcessName, CPU, WorkingSet64

Alle Prozesse nach belegtem Arbeitsspeicher sortieren:

[RO] Get-Process |
    Sort-Object WorkingSet64 -Descending |
    Select-Object -First 15 Id, ProcessName, WorkingSet64, CPU

Klassische Prozessübersicht:

[RO] tasklist

Bestimmten Prozess mit tasklist suchen:

[RO] tasklist /FI "PID eq <PID>"

Eigenschaften wie StartTime oder Path können bei geschützten Prozessen oder ohne ausreichende Rechte einen Zugriffsfehler verursachen.

Dienstname, Status und PID ermitteln:

[RO] Get-CimInstance Win32_Service -Filter "Name='<DIENSTNAME>'" |
    Select-Object Name, DisplayName, State, StartName, ProcessId

Alle laufenden Dienste mit ihrer PID anzeigen:

[RO] Get-CimInstance Win32_Service |
    Where-Object State -eq "Running" |
    Select-Object Name, DisplayName, ProcessId, StartName |
    Sort-Object ProcessId

Alle Dienste innerhalb einer bestimmten PID suchen:

[RO] Get-CimInstance Win32_Service -Filter "ProcessId=<PID>" |
    Select-Object Name, DisplayName, State, StartName

Erweiterte Dienstabfrage mit sc.exe:

[RO] sc.exe queryex "<DIENSTNAME>"

Dienstinformationen mit Prozessinformationen verbinden:

[RO][SENS] $service = Get-CimInstance Win32_Service -Filter "Name='<DIENSTNAME>'"
Get-CimInstance Win32_Process -Filter "ProcessId=$($service.ProcessId)" |
    Select-Object ProcessId,
                  ParentProcessId,
                  Name,
                  ExecutablePath,
                  CommandLine

Mehrere Windows-Dienste können sich einen gemeinsamen Hostprozess teilen. Das ist beispielsweise bei bestimmten svchost.exe-Instanzen üblich. Deshalb darf nicht allein anhand des Prozessnamens entschieden werden, welcher Dienst betroffen ist.

Prozessname, Elternprozess, Pfad und Befehlszeile anzeigen:

[RO][SENS] Get-CimInstance Win32_Process -Filter "ProcessId=<PID>" |
    Select-Object ProcessId,
                  ParentProcessId,
                  Name,
                  ExecutablePath,
                  CommandLine,
                  CreationDate

Elternprozess ermitteln:

[RO] $process = Get-CimInstance Win32_Process -Filter "ProcessId=<PID>"
Get-CimInstance Win32_Process -Filter "ProcessId=$($process.ParentProcessId)" |
    Select-Object ProcessId, ParentProcessId, Name, CreationDate

Direkte Kindprozesse anzeigen:

[RO][SENS] Get-CimInstance Win32_Process -Filter "ParentProcessId=<PID>" |
    Select-Object ProcessId, ParentProcessId, Name, CommandLine

Anzahl der Threads und Handles prüfen:

[RO] Get-Process -Id <PID> |
    Select-Object Id,
                  ProcessName,
                  HandleCount,
                  @{Name="ThreadCount";Expression={$_.Threads.Count}}

Ausführungskonto des Prozesses abfragen:

[RO][PRIV] Invoke-CimMethod `
    -InputObject (Get-CimInstance Win32_Process -Filter "ProcessId=<PID>") `
    -MethodName GetOwner

[SENS]: Befehlszeilen können interne Pfade, Benutzernamen, Serveradressen oder unsicher übergebene Zugangsdaten enthalten. Die Ausgabe darf nicht ungeprüft weitergegeben werden.

Prozess nach Namen suchen:

[RO] pgrep -a "<PROZESS>"

Exakte Übereinstimmung des Prozessnamens verwenden:

[RO] pgrep -x -a "<PROZESS>"

Vollständige Befehlszeile durchsuchen:

[RO][SENS] pgrep -f -a "<SUCHMUSTER>"

Bestimmte PID untersuchen:

[RO][SENS] ps -p <PID> \
  -o user,pid,ppid,lstart,etime,stat,%cpu,%mem,rss,vsz,cmd

Alle Prozesse ausführlich anzeigen:

[RO][SENS] ps -eo user,pid,ppid,lstart,etime,stat,%cpu,%mem,rss,vsz,cmd

Nach CPU-Auslastung sortieren:

[RO] ps -eo pid,ppid,user,stat,%cpu,%mem,etime,comm \
  --sort=-%cpu |
  head -n 16

Nach residentem Speicher sortieren:

[RO] ps -eo pid,ppid,user,stat,%cpu,%mem,rss,etime,comm \
  --sort=-rss |
  head -n 16

Interaktive Prozessübersicht:

[RO] top

Falls installiert:

[RO] htop

htop gehört nicht auf jeder Linux-Distribution zur Standardinstallation.

Linux stellt Prozessinformationen normalerweise unter /proc/<PID> bereit.

Ausführbare Datei bestimmen:

[RO][PRIV] sudo readlink -f "/proc/<PID>/exe"

Arbeitsverzeichnis anzeigen:

[RO][PRIV] sudo readlink -f "/proc/<PID>/cwd"

Prozessstatus anzeigen:

[RO][FILE][SENS] cat "/proc/<PID>/status"

Befehlszeile lesbar darstellen:

[RO][FILE][SENS] tr '\0' ' ' < "/proc/<PID>/cmdline"

Umgebungsvariablen anzeigen:

[RO][FILE][SENS][PRIV] sudo tr '\0' '\n' < "/proc/<PID>/environ"

Grenzwerte des Prozesses anzeigen:

[RO][FILE] cat "/proc/<PID>/limits"

Eingehängte Ressourcen des Prozesses anzeigen:

[RO][FILE][SENS] cat "/proc/<PID>/mountinfo"

Anzahl geöffneter Dateideskriptoren ermitteln:

[RO][PRIV] sudo find "/proc/<PID>/fd" -mindepth 1 -maxdepth 1 -printf '.' |
    wc -c

/proc/<PID>/environ kann Kennwörter, Token oder andere geheime Werte enthalten. Diese Abfrage darf nur bei berechtigtem Diagnosebedarf erfolgen. Die Ausgabe gehört nicht ungefiltert in ein Ticket.

Hauptprozess eines Dienstes anzeigen:

[RO] systemctl show "<DIENST>" \
  --property=MainPID,ControlPID,ExecMainPID,ExecMainStartTimestamp

Prozessbaum der Unit im Status anzeigen:

[RO] systemctl status "<DIENST>" --no-pager

Prozesse innerhalb der Unit beziehungsweise Control Group anzeigen:

[RO] systemd-cgls --unit "<DIENST>"

Ressourcennutzung von Control Groups beobachten:

[RO] systemd-cgtop

Hauptprozess anschließend mit ps untersuchen:

[RO][SENS] ps -p <PID> \
  -o user,pid,ppid,lstart,etime,stat,%cpu,%mem,rss,vsz,cmd

Wichtig:

• MainPID=0 kann bedeuten, dass aktuell kein Hauptprozess vorhanden ist.
• Eine Unit kann mehrere Prozesse enthalten.
• Ein Kindprozess kann weiterlaufen, obwohl der ursprüngliche Startprozess bereits beendet wurde.
• Bei Type=oneshot kann eine erfolgreiche Unit aktiv sein, obwohl kein dauerhafter Prozess läuft.
• Der systemd-Status der gesamten Unit ist aussagekräftiger als die isolierte Betrachtung nur einer PID.

Prozess nach Namen oder Befehlszeile suchen:

[RO][SENS] pgrep -alf "<SUCHMUSTER>"

Exakten Prozessnamen suchen:

[RO] pgrep -x "<PROZESS>"

Bestimmte PID ausführlich anzeigen:

[RO][SENS] ps -p <PID> \
  -o user,pid,ppid,lstart,etime,state,%cpu,%mem,rss,vsz,command

Alle Prozesse ausführlich anzeigen:

[RO][SENS] ps -axo user,pid,ppid,lstart,etime,state,%cpu,%mem,rss,vsz,command

Prozesse nach aktueller CPU-Nutzung sortiert anzeigen:

[RO] ps -Arcwwxo pid,ppid,user,state,%cpu,%mem,rss,etime,command

Prozesse nach Speicherverbrauch sortiert anzeigen:

[RO] ps -Amcwwxo pid,ppid,user,state,%cpu,%mem,rss,etime,command

Interaktive Prozessübersicht nach CPU-Nutzung:

[RO] top -o cpu

Drei Messungen für eine bestimmte PID ausgeben:

[RO] top -l 3 -pid <PID> \
  -stats pid,command,cpu,mem,threads,state,time

Bei top -l ist die erste CPU-Messung möglicherweise noch nicht aussagekräftig, weil für eine belastbare Prozentberechnung ein zeitlicher Vergleich benötigt wird.

Systemweiten launchd-Dienst prüfen:

[RO] launchctl print "system/<LABEL>"

Benutzerbezogenen Dienst prüfen:

[RO] launchctl print "gui/$(id -u)/<LABEL>"

In der Ausgabe sind insbesondere folgende Angaben relevant:

state
pid
runs
last exit code
program
arguments

Gefundene PID anschließend untersuchen:

[RO][SENS] ps -p <PID> \
  -o user,pid,ppid,lstart,etime,state,%cpu,%mem,rss,vsz,command

Direkte Kindprozesse einer PID anzeigen:

[RO][SENS] pgrep -P <PID> -a

Geöffnete Dateien und Netzwerkressourcen des Prozesses anzeigen:

[RO][SENS][PRIV] sudo lsof -nP -p <PID>

Ein launchd-Job kann geladen und funktionsfähig sein, obwohl momentan keine PID angezeigt wird. Das ist bei bedarfsgesteuerten Diensten möglich.

Hoher virtueller Speicher bedeutet nicht automatisch, dass entsprechend viel physischer Arbeitsspeicher belegt ist.

Der erste Buchstabe in der Spalte STAT beschreibt den grundlegenden Zustand.

Weitere Zeichen können zusätzliche Eigenschaften angeben:

Wichtige Bewertung:

• S ist bei Serverdiensten sehr häufig und normalerweise unauffällig.
• R ist nur zusammen mit Messdauer und CPU-Verbrauch zu bewerten.
• Ein kurzzeitiger D-Zustand kann normal sein.
• Ein dauerhaft im Zustand D verbleibender Prozess kann auf Datenträger-, Netzwerkdateisystem- oder Kernelprobleme hinweisen.
• Ein Z-Prozess verbraucht kaum Arbeitsspeicher, belegt aber weiterhin einen Eintrag in der Prozesstabelle.
• Ein Zombie wird durch den fehlerhaften oder nicht reagierenden Elternprozess bereinigt, nicht durch das Beenden des bereits beendeten Kindprozesses.

macOS verwendet ebenfalls Zustandszeichen, deren genaue Kombination mehrere Eigenschaften enthalten kann.

Abhängig von der Ausgabe können zusätzliche Zeichen erscheinen. Deshalb sollte bei Unklarheiten die lokale Handbuchseite herangezogen werden:

[RO] man ps

Prozesszustände dürfen nicht isoliert bewertet werden. Entscheidend ist, ob ein Zustand über einen längeren Messzeitraum bestehen bleibt und gleichzeitig eine Funktionsstörung vorliegt.

Eine einzelne Momentaufnahme reicht häufig nicht aus. CPU-Nutzung sollte über mehrere Messpunkte beobachtet werden.

Windows – zwei Messpunkte vergleichen:

[RO] Get-Process -Id <PID> |
    Select-Object Id, ProcessName, CPU, StartTime

Die Eigenschaft CPU enthält die bisher vom Prozess verbrauchte Prozessorzeit in Sekunden und nicht die momentane prozentuale Auslastung.

Linux – Prozess beobachten:

[RO] top -p <PID>

macOS – mehrere Messpunkte erfassen:

[RO] top -l 5 -s 2 -pid <PID> \
  -stats pid,command,cpu,mem,threads,state,time

Ein Prozess mit niedriger CPU-Nutzung kann trotzdem blockiert sein. Warten auf Ein-/Ausgabe benötigt häufig kaum Prozessorzeit.

Windows:

[RO] Get-Process -Id <PID> |
    Select-Object Id,
                  ProcessName,
                  WorkingSet64,
                  PrivateMemorySize64,
                  VirtualMemorySize64,
                  PagedMemorySize64

Linux:

[RO] ps -p <PID> -o pid,etime,%mem,rss,vsz,stat,comm

macOS:

[RO] ps -p <PID> -o pid,etime,%mem,rss,vsz,state,command

Hinweise auf ein mögliches Speicherleck:

• Speicherverbrauch steigt über längere Zeit kontinuierlich,
• der Verbrauch sinkt nach abgeschlossenen Aufgaben nicht wieder,
• Auslagerungsaktivität nimmt zu,
• der Prozess wird wegen Speichermangels beendet,
• die Dienstfunktion wird mit zunehmender Laufzeit langsamer,
• ein Neustart reduziert den Speicherverbrauch nur vorübergehend.

Ein Speicherleck lässt sich nicht durch einen einzelnen hohen Messwert beweisen. Dafür ist eine Zeitreihe unter vergleichbarer Last erforderlich.

Ein Prozess kann funktionsunfähig werden, obwohl er weiterhin läuft. Ursachen können erschöpfte Handles, Dateideskriptoren oder ungewöhnlich viele Threads sein.

Windows – Thread- und Handleanzahl:

[RO] Get-Process -Id <PID> |
    Select-Object Id,
                  ProcessName,
                  HandleCount,
                  @{Name="ThreadCount";Expression={$_.Threads.Count}}

Linux – Threads anzeigen:

[RO] ps -L -p <PID> -o pid,tid,psr,stat,%cpu,comm

Linux – geöffnete Ressourcen anzeigen:

[RO][SENS][PRIV] sudo lsof -nP -p <PID>

macOS – Threads anzeigen:

[RO] ps -M -p <PID>

macOS – geöffnete Ressourcen anzeigen:

[RO][SENS][PRIV] sudo lsof -nP -p <PID>

Verdächtig ist nicht allein eine hohe Anzahl, sondern insbesondere:

• kontinuierliches Wachstum,
• Erreichen eines konfigurierten Grenzwertes,
• Meldungen wie „too many open files“,
• fehlgeschlagene neue Verbindungen,
• steigende Threadzahl ohne entsprechende Last,
• Handles oder Dateien werden nach Aufgaben nicht freigegeben.

Eine neue PID kann bedeuten, dass ein Prozess neu gestartet wurde.

Windows – wiederholte Dienstabfrage:

[RO] Get-CimInstance Win32_Service -Filter "Name='<DIENSTNAME>'" |
    Select-Object Name, State, ProcessId, ExitCode

Linux – Neustartzähler und Hauptprozess:

[RO] systemctl show "<DIENST>" \
  --property=MainPID,NRestarts,ActiveEnterTimestamp,ExecMainStartTimestamp,Result

macOS – Anzahl der Starts und aktuelle PID:

[RO] launchctl print "system/<LABEL>"

Anzeichen einer Neustartschleife:

• PID wechselt innerhalb kurzer Zeit,
• Prozesslaufzeit bleibt sehr kurz,
• systemd-Eigenschaft NRestarts steigt,
• launchd-Ausgabe zeigt eine steigende Anzahl unter runs,
• Windows-Ereignisprotokoll enthält wiederholte Start- und Stoppmeldungen,
• Anwendung protokolliert wiederholt denselben Startfehler,
• Dienststatus wechselt zwischen Starting, Running und Stopped,
• ein Überwachungswerkzeug startet den Prozess fortlaufend neu.

Ein automatisch neu gestarteter Dienst kann nach außen zeitweise erreichbar wirken. Die wechselnden PIDs und kurzen Unterbrechungen sind dann wichtige Diagnosehinweise.

Ein Prozess kann:

• CPU-intensiv arbeiten,
• auf Datenträgerzugriff warten,
• auf eine Netzwerkantwort warten,
• auf eine Datenbanksperre warten,
• auf einen anderen Thread warten,
• durch einen Deadlock blockiert sein,
• auf Benutzereingabe warten,
• zwar reagieren, aber extrem langsam sein.

Windows-Eigenschaft Responding:

[RO] Get-Process -Id <PID> |
    Select-Object Id, ProcessName, Responding

Diese Eigenschaft ist hauptsächlich bei Prozessen mit grafischer Benutzeroberfläche hilfreich. Sie ist kein zuverlässiger allgemeiner Funktionstest für Serverdienste.

Bessere Bewertung eines Serverprozesses:

1. Bleibt die PID stabil?
2. Verändert sich die CPU-Zeit?
3. Lauscht der Prozess auf dem erwarteten Port?
4. Nimmt er neue Verbindungen an?
5. Reagiert das Anwendungsprotokoll?
6. Gibt es blockierte Ein-/Ausgabe?
7. Steigt die Anzahl offener Verbindungen oder Dateien?
8. Zeigen Protokolle Zeitüberschreitungen oder Sperren?
9. Funktionieren abhängige Systeme?
10. Reagiert der Prozess auf einen kontrollierten Diagnosetest?

„Läuft“ und „reagiert“ sind unterschiedliche Zustände.

Die folgenden Befehle verändern den Systemzustand und können Datenverlust oder Dienstunterbrechungen verursachen.

Vorher prüfen:

[ ] PID unmittelbar vor der Maßnahme erneut verifiziert
[ ] Prozessname und Dienstzuordnung bestätigt
[ ] Aktive Benutzer und Verbindungen geprüft
[ ] Laufende Schreibvorgänge und Transaktionen berücksichtigt
[ ] Prozess- und Dienstprotokolle gesichert
[ ] Abhängige Dienste geprüft
[ ] Cluster- oder Failover-Verhalten berücksichtigt
[ ] Automatische Neustartregel geprüft
[ ] Betriebliche Freigabe vorhanden
[ ] Funktionstest nach der Maßnahme vorbereitet

Wichtige Unterschiede:

• SIGTERM gibt einem Unix-Prozess die Möglichkeit, kontrolliert zu beenden.
• SIGKILL kann nicht vom Prozess behandelt oder abgefangen werden.
• Stop-Process -Force erzwingt die Beendigung unter Windows.
• Wird nur der Prozess beendet, kann die Dienstverwaltung ihn automatisch erneut starten.
• Bei verwalteten Diensten sollte grundsätzlich die jeweilige Dienstverwaltung verwendet werden.
• Eine erzwungene Beendigung ist kein Ersatz für eine Ursachenanalyse.

Niemals eine alte, zuvor notierte PID ungeprüft verwenden. Die PID könnte inzwischen einem anderen Prozess gehören.

[ ] Dienst dem richtigen Prozess zugeordnet
[ ] PID unmittelbar aktuell ermittelt
[ ] Prozessname geprüft
[ ] Elternprozess und Kindprozesse geprüft
[ ] Ausführungskonto geprüft
[ ] Programmpfad und Befehlszeile geprüft
[ ] Startzeit und bisherige Laufzeit geprüft
[ ] Prozesszustand geprüft
[ ] CPU über mehrere Messpunkte beobachtet
[ ] Speicherverbrauch über einen Zeitraum bewertet
[ ] Threadanzahl geprüft
[ ] Handles beziehungsweise Dateideskriptoren geprüft
[ ] Geöffnete Dateien und Sockets bei Bedarf geprüft
[ ] Wechselnde PID ausgeschlossen oder dokumentiert
[ ] Automatische Neustarts geprüft
[ ] Exitcode und Protokolle gesichert
[ ] Noch keine ungeprüfte Prozessbeendigung durchgeführt
[ ] Nächsten Diagnoseschritt festgelegt