Processos, jobs, sinais: como o SO organiza execução

# Listar processos
ps aux                    # todos os processos do sistema
ps aux | grep python      # filtrar por nome
ps -ef --forest           # árvore de processos (mostra hierarquia pai-filho)
pstree                    # árvore visual bonita
pstree -p                 # com PIDs

# ps aux output:
# USER  PID  %CPU %MEM  VSZ   RSS  TTY  STAT  START  TIME  COMMAND
# fernando 1234  2.1  0.5 12345 4096  pts/0  S+  10:00  0:01  python app.py
#                                              └── estado:
#   R = running (na CPU agora)
#   S = sleeping (esperando I/O ou sinal)
#   D = uninterruptible sleep (I/O crítico, não pode ser interrompido)
#   Z = zombie (terminou, aguardando pai coletar)
#   T = stopped (SIGSTOP aplicado)
#   + = foreground

# Monitorar em tempo real
top                       # monitor clássico (q para sair)
htop                      # versão moderna e interativa (F10 para sair)
# Atalhos no htop: F5 = árvore, F9 = kill, F4 = filtro

# O modelo fork+exec em shell (o que acontece quando você roda um comando):
$ python script.py

# O shell:
# 1. fork() → cria filho (clone do shell, mesmo código, mesma memória por CoW)
# 2. No filho: exec("python", ["python", "script.py"]) → substituí espaço de memória
# 3. No pai: wait(filho) → bloqueia até filho terminar
# 4. Filho termina → pai lê exit code → shell pronto para próximo comando

# Copy-on-Write (CoW): fork() não copia memória imediatamente
# O filho só recebe uma cópia real de uma página quando a modifica
# Por isso fork() é rápido mesmo para processos com GB de memória

echo $?              # exit code do último comando
npm install && npm test   # test só roda se install OK
npm install || exit 1     # aborta se install falhar

# Foreground (padrão): comando ocupa o terminal
python servidor.py        # terminal bloqueado até o processo terminar
# Ctrl+C → envia SIGINT (interrompe)
# Ctrl+Z → envia SIGTSTP (pausa, processo vai para background stopped)

# Background: adiciona & no final
python servidor.py &      # roda em background, retorna PID
# [1] 12345  ← job number e PID

# Gerenciar jobs do shell atual
jobs                      # lista jobs em background
jobs -l                   # com PIDs
fg %1                     # traz job 1 para foreground
bg %1                     # resume job 1 pausado em background
disown %1                 # remove da lista de jobs (não recebe SIGHUP ao fechar terminal)

# Para processos persistirem além do terminal:
nohup python servidor.py &           # imune a SIGHUP, saída vai para nohup.out
nohup python servidor.py > app.log 2>&1 &  # com log específico

# Solução profissional: systemd ou supervisor
# Não use nohup em produção — use um process manager

# Enviar sinais
kill PID              # SIGTERM (padrão) — pedido gracioso
kill -15 PID          # SIGTERM explícito
kill -9 PID           # SIGKILL — força (último recurso)
kill -1 PID           # SIGHUP — nginx usa isso para reload sem downtime
kill -USR1 PID        # SIGUSR1 — log rotate em nginx/apache

# Por nome do processo
killall nginx         # SIGTERM para todos os processos chamados nginx
killall -9 python     # SIGKILL para todos os pythons
pkill -f "python app" # por padrão no nome completo do comando

# SIGKILL é o ÚLTIMO recurso — não permite cleanup:
# → conexões de banco de dados ficam abertas
# → buffers de arquivo não são flushed
# → dados em memória são perdidos
# → state corrompido é possível

import signal
import sys

def graceful_shutdown(signum, frame):
    print(f"\nRecebeu sinal {signum}. Encerrando graciosamente...")
    # 1. Parar de aceitar novas requisições
    # 2. Aguardar requisições em andamento terminarem
    # 3. Fechar conexões com banco de dados
    # 4. Flush de logs
    sys.exit(0)

# Registra handlers
signal.signal(signal.SIGTERM, graceful_shutdown)
signal.signal(signal.SIGINT, graceful_shutdown)

# Loop principal
print(f"Servidor rodando PID={os.getpid()}")
while True:
    # ... processar requisições
    pass

# Processo consome muita CPU?
top              # ordena por CPU (pressione P)
htop             # interativo, F5 para árvore

# Processo usa muita memória?
ps aux --sort=-%mem | head -10    # top 10 por memória
cat /proc/PID/status | grep VmRSS # RAM usada pelo processo

# Processo travado (D state = uninterruptible sleep)?
# Geralmente esperando I/O de disco com problema
# Não responde a sinais, nem SIGKILL — precisa resolver o I/O ou reiniciar o sistema

# O que um processo está fazendo?
strace -p PID          # syscalls em tempo real
lsof -p PID            # arquivos e sockets abertos
cat /proc/PID/cmdline | tr '' ' '  # comando completo

# Processos zombie acumulando?
# Indica bug no processo pai (não está fazendo wait)
ps aux | grep Z        # lista zombies
# Zombies não usam CPU/memória, só PID
# Corrigir: fix no pai, ou matar o pai (zombies são adotados pelo init que faz wait)