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Procesos

Introducción​

Los sistemas operativos más utilizados, como Microsoft Windows, macOS y GNU/Linux, son multitarea y multiusuario. Esto significa que pueden gestionar múltiples tareas y usuarios de forma concurrente. En sistemas de un solo núcleo, la sensación de simultaneidad se consigue asignando pequeños intervalos de tiempo de CPU a cada proceso (planificación por cuantum). En sistemas multinúcleo, además, puede existir ejecución realmente paralela.

Las instancias de los programas en ejecución, también llamadas tareas o procesos, son administradas por el sistema operativo como un recurso más. Dependiendo de los privilegios del usuario, se podrá consultar, modificar la prioridad o finalizar procesos mediante comandos específicos.

Procesos​

El sistema operativo gestiona los procesos mediante operaciones como creación, planificación, sincronización/comunicación y finalización. El planificador de procesos es el componente encargado de decidir qué proceso utiliza la CPU en cada momento y durante cuánto tiempo.

Los procesos pueden pasar por distintos estados. El planificador se encarga de seleccionar procesos de la cola de listos, atendiendo a un algoritmo de planificación. Muchos algoritmos asignan un tiempo de ejecución o cuántum al proceso que ocupa la CPU. Cuando este tiempo termina, una interrupción de reloj devuelve el control al sistema operativo, que decide qué proceso se ejecutará a continuación. Con ello se favorece la multitarea y se evita que un único proceso monopolice la CPU.

Estados de un proceso​

De forma simplificada, un proceso puede encontrarse en alguno de los siguientes estados:

  • Nuevo: el proceso está siendo creado.
  • Listo: el proceso está preparado para ejecutarse y espera turno de CPU.
  • En ejecución: el proceso está usando la CPU.
  • Bloqueado / en espera: el proceso espera un evento (por ejemplo, una operación de entrada/salida).
  • Terminado: el proceso ha finalizado.

En Linux, algunos estados pueden observarse con ps en la columna STAT:

  • R: running (en ejecución)
  • S: sleeping (reposo/interrumpible)
  • D: espera no interrumpible (normalmente E/S)
  • T: detenido (stopped)
  • Z: zombie

Identificación y administración​

Los procesos disponen de un identificador único llamado PID (Process ID). Cada proceso tiene asociado un PCB (Process Control Block o bloque de control de proceso), que almacena información esencial, como:

  • Identificación del proceso (PID).
  • Identificación del proceso padre (PPID), es decir, el PID del proceso que lo creó.
  • Usuario propietario.
  • Estado del proceso.
  • Valores del estado del procesador en el momento del cambio de contexto.
  • Información de memoria (regiones, referencias, etc.).
  • Ficheros abiertos.
  • Buffers de memoria utilizados.
info

El superusuario, o aquellos usuarios con privilegios de administración, son quienes pueden gestionar procesos de otros usuarios y del sistema. No obstante, cada usuario puede administrar sus propios procesos.

Comando ps​

Sintaxis​

ps [opciones]

Descripción​

ps (process status) es un comando de GNU/Linux que permite visualizar información sobre procesos. Si se ejecuta sin opciones, normalmente muestra los procesos asociados al usuario y terminal actual.

Opciones frecuentes​

  • ps: muestra procesos de la sesión/terminal actual.
  • ps aux: vista ampliada de procesos del sistema (formato BSD).
  • ps -ef: vista ampliada de procesos del sistema (formato POSIX/System V).
  • ps -u usuario: muestra procesos de un usuario concreto.
  • ps -p PID: muestra un proceso concreto por PID.
  • ps -fp PID: muestra información detallada de un PID concreto.
  • ps -o pid,ppid,cmd,%mem,%cpu -p PID: salida personalizada con columnas específicas.

Ejemplos prácticos​

ps
ps aux
ps -ef
ps -u root
ps -p 1234
ps -fp 1234
ps -o pid,ppid,cmd,%mem,%cpu -p 1234

Búsqueda de procesos​

ps aux | grep code
pgrep code
pgrep -a code
ps
Descripción de la cabecera del comando ps

Comando pstree​

Instalación (Debian)​

sudo apt update
sudo apt install psmisc

Sintaxis​

pstree [opciones] [usuario|PID]

Descripción​

pstree permite visualizar los procesos en forma de árbol, mostrando la relación padre-hijo entre ellos. Resulta muy útil para entender qué procesos han sido lanzados por otros.

Opciones frecuentes​

  • -p: muestra los PIDs junto al nombre de cada proceso.
  • -a: muestra argumentos de línea de comandos.
  • -u: muestra cambios de usuario asociados a procesos.
  • usuario: muestra los procesos de un usuario concreto. Ejemplo: pstree damx.
  • PID: muestra el árbol a partir de un proceso concreto. Ejemplo: pstree -p 1.

Ejemplos prácticos​

pstree
pstree -p
pstree -a
pstree -p 1
pstree tu_usuario

Comando top / htop​

Descripción​

  • top: herramienta de línea de comandos que muestra una lista dinámica de procesos en ejecución y su consumo de recursos (CPU, memoria, tiempo, etc.).
  • htop: alternativa más visual e interactiva a top, con opciones de búsqueda, ordenación y acciones sobre procesos de forma más cómoda.

Instalación de htop (Debian)​

sudo apt update
sudo apt install htop

Acciones útiles en top​

  • q: salir.
  • k: finalizar un proceso (solicita PID).
  • M: ordenar por uso de memoria.
  • P: ordenar por uso de CPU.

Acciones útiles en htop​

  • F3: buscar.
  • F6: ordenar por una columna.
  • F9: finalizar proceso.
  • F10: salir.
htop
Vista general de htop

Señales y finalización de procesos​

El comando kill no siempre "mata" directamente un proceso, sino que envía señales. Algunas señales importantes son:

  • SIGTERM (15): petición de finalización ordenada (señal por defecto de kill).
  • SIGKILL (9): finalización forzosa inmediata (no se puede capturar ni ignorar).
  • SIGINT (2): interrupción (habitualmente Ctrl+C).
  • SIGSTOP: detiene (pausa) un proceso.
  • SIGCONT: reanuda un proceso detenido.

Para ver la lista de señales:

kill -l

Finalizar procesos​

Finalizar procesos es un aspecto importante en la gestión del sistema operativo, especialmente en entornos Unix y Linux. A veces es necesario detener un proceso porque consume demasiados recursos, no responde o se ha ejecutado por error.

Cómo matar un proceso​

1. Identificar el PID del proceso​

Si conocemos el PID del proceso, podemos usar el comando kill. Por ejemplo, si el proceso tiene el PID 12345:

kill 12345

Este comando envía por defecto la señal 15 (SIGTERM), que intenta cerrar el proceso de forma ordenada. Si el proceso no finaliza, se puede enviar la señal 9 (SIGKILL) para forzar su cierre:

kill -9 12345

También se puede usar la forma con nombre de señal (más legible):

kill -TERM 12345
kill -KILL 12345

2. A partir del nombre del programa​

Una forma rápida de finalizar procesos si conocemos el nombre del ejecutable es usar pkill. Por ejemplo, para finalizar Visual Studio Code (ejecutable code):

pkill code

Si no finaliza, se puede forzar con señal 9:

pkill -9 code

También es posible usar killall (con cuidado, ya que puede afectar a varios procesos con el mismo nombre):

killall code
NOTA

Si el proceso pertenece a root u otro usuario, puede ser necesario ejecutar sudo antes de kill, pkill o killall.

Primer y segundo plano​

Cuando un usuario ejecuta un comando desde la shell, normalmente se crea un nuevo proceso para ejecutar dicho comando. Si el comando se ejecuta en primer plano (foreground), la shell espera a que termine para devolver el control (prompt) al usuario.

Existe una alternativa para no esperar a que finalice una tarea: la ejecución en segundo plano (background). Consiste en añadir el símbolo & al final del comando. De este modo, la terminal devuelve el prompt inmediatamente, aunque el proceso siga ejecutándose.

Ejemplo de segundo plano​

Si queremos abrir desde terminal Visual Studio Code, podemos ejecutar:

code &

De esta forma podremos seguir utilizando la terminal. Al ejecutar el comando, veremos algo similar a:

[1] 24744
  • [1]: identificador de trabajo (job) asignado por la shell.
  • 24744: PID del proceso.

El identificador de trabajo es un número interno de la shell para gestionar tareas en segundo plano. No debe confundirse con el PID.

Para cerrar Visual Studio Code, podríamos usar:

pkill code

Ejemplo de primer plano​

Si queremos abrir desde terminal la calculadora kcalc, podemos ejecutar:

kcalc

Si no tienes kcalc, puedes instalarla con:

sudo apt update
sudo apt install kcalc

También puedes usar otro programa gráfico disponible en tu sistema. Mientras el programa se ejecuta en primer plano, la terminal queda ocupada y no podremos introducir nuevos comandos en esa misma shell.

  • Para interrumpir el proceso, pulsaremos Ctrl+C.
  • Si pulsamos Ctrl+Z, no finalizamos el proceso: lo suspendemos.

Control de trabajos (jobs, fg, bg)​

Cuando trabajamos con procesos en primer y segundo plano, la shell ofrece comandos para gestionar los trabajos (jobs).

Comandos principales​

  • jobs: muestra los trabajos de la shell actual.
  • fg %n: pasa el trabajo n al primer plano.
  • bg %n: reanuda el trabajo n en segundo plano.

Ejemplo práctico​

  1. Lanzamos un proceso en primer plano:
sleep 100

  1. Lo suspendemos con Ctrl+Z.

  2. Consultamos trabajos:

jobs

Salida típica:

[1]+  Detenido                sleep 100
  1. Lo reanudamos en segundo plano:
bg %1
  1. Lo traemos de nuevo al primer plano:
fg %1

Ejecutar procesos que continúen tras cerrar la sesión (opcional)​

Si queremos que un proceso continúe aunque se cierre la terminal, puede usarse nohup:

nohup comando > salida.log 2>&1 &

Prioridad de procesos (introducción)​

En Linux, los procesos pueden tener distinta prioridad de planificación. De forma básica:

  • nice: lanza un proceso con una prioridad determinada.
  • renice: cambia la prioridad de un proceso ya en ejecución.

Ejemplos​

nice -n 10 comando
sudo renice -n -5 -p 1234

Valores de nice más altos suelen indicar menor prioridad de CPU (más "amable" con el sistema).

Resumen​

En la gestión de procesos en GNU/Linux es fundamental saber:

  • Identificar procesos (ps, pgrep, pstree).
  • Monitorizar consumo (top, htop).
  • Finalizar procesos (kill, pkill, killall).
  • Trabajar con primer/segundo plano (&, jobs, fg, bg, Ctrl+Z, Ctrl+C).
  • Conocer, al menos de forma básica, las señales y prioridades.

Estos conceptos son la base para la administración del sistema y para entender cómo se ejecutan las aplicaciones en un entorno multitarea.