【Linux系统】进程状态

1.直接谈论Linux的进程状态

Linux进程状态本质上是task_struct这个结构体内的一个变量用来存储进程状态。

task_struct

{

    //内部的一个属性

    int status;

}

R运行状态(running): 并不意味着进程一定在运行中,它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。

S睡眠状态(sleeping): 意味着进程在等待事件完成(这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠(interruptible sleep))。

D磁盘休眠状态(Disk sleep)有时候也叫不可中断睡眠状态(uninterruptible sleep),在这个状态的进程通常会等待IO的结束。

T停止状态(stopped): 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止(T)进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。

t(tracing stop)

X死亡状态(dead):这个状态只是一个返回状态,你不会在任务列表里看到这个状态。

R:进程运行的状态

S:休眠状态

进程在等待“资源”就绪

这个状态下是可以用kill命令杀掉

所以又可以被称为可中断睡眠

T/t:让进程暂停,等待被进一步唤醒

kill -l:列出所有可用的信号名称

kill -9 pid:杀掉一个进程

kill -19 pid:暂停一个进程

kill -18 pid:解除进程的暂停

t是我们在调试程序时会出现的一种暂停状态,当我们的程序在断点处停下,此时即是t状态。

D:磁盘休眠状态(深度睡眠或不可中断睡眠)不可被kill杀掉

Linux系统比较特有的一种进程状态!

假设有个进程要将1GB的数据交给磁盘来存储,磁盘收到进程的请求找到一块空间进行存储,这时进程就要等待磁盘输出结束,进程进入S态,当内存严重不足时,Linux操作系统有权利杀掉进程来释放空间,当Linux操作系统刚好把我们正在等待磁盘资源响应的进程杀掉时,就会出现问题,磁盘如果申请空间失败会回来告诉进程,但此时进程已经被杀掉,那怎么办?这就会发生这1GB数据丢失的问题!!!

所以就有了D状态的出现,D状态下的进程是不可被杀的,就不会出现这个问题了!

2.僵尸进程和孤儿进程

僵尸进程

僵死状态(Zombies)是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程(使用wait()系统调用,后面讲)

没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程,僵死进程会以终止状态保持在进程表中

并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。

所以,只要子进程退出,父进程还在运行,但父进程没有读取子进程状态,子进程进入Z状态。

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<sys/types.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7   pid_t id = fork();
  8   if(id == 0)
  9   {
 10     //child
 11     int cnt = 5;
 12     while(cnt--)
 13     {
 14       printf("I am a child process, pid:%d, ppid:%d\n", getpid(), getppid());
 15     }
 16   }
 17   else
 18   {
 19     //parent 
 20     int cnt = 5;
 21     while(cnt)
 22     {
 23       printf("I am a parent process, pid:%d, ppid:%d\n", getpid(), getppid());
 24     }
 25   }                                                                                     
 26   return 0;
 27 }

 

 

已经运行完毕,但是需要维持自己的退出信息,在自己的进程task_struct中会记录自己的退出信息,未来让父进程进行读取,但该这个子进程已经结束,父进程没有读取到子进程状态。

如果没有父进程读取,这个僵尸进程将会一直存在

因为进程 = task_struct内核数据结构 + 进程的代码和数据,子进程结束即代码和数据读取的结束,但task_struct仍然存在,如果父进程不去回收就会造成内存泄漏问题!!!

僵尸进程会等待着OS释放,这个状态就是X状态,无法查看的状态。

总结:

我们已经启动的所有进程,我们怎么从来没有关注过僵尸呢?内存泄漏??

直接在命令行中启动的进程,他的父进程是bash,bash会自动回收新进程的Z

孤儿进程

孤儿进程:父进程如果先退出,子进程就会变成孤儿进程。

孤儿进程一般都是会被1号进程(OS本身)领养

孤儿进程为什么要被OS领养?依旧要保证子进程正常被回收!!!

3.进程的阻塞和挂起,运行(纯理论)

操作系统学科里的阻塞挂起等状态

 

 运行(并发和并行)

 进程在运行队列中, 该进程的状态就是R状态

 我已经准备好了,可以随时被调度!

 一个进程一旦持有CPU会一直运行到这个进程结束吗?不会

这些进程是基于时间片进行轮转调度的!!!

并发:让多个进程以切换的方式进行调度,在一个时间段内同时得以推进代码,就叫做并发。

如果我们有多个CPU,每个CPU独立的在调度各自的进程,这时就有了并行的概念。

并行:任何时刻都有多个进程在真的同时运行,我们叫做并行

阻塞态

 我们平常写c语言代码都可能会用到scanf,我们知道scanf函数需要我们输入一些信息,该进程才能继续运行下去!!!

其实这个状态就可以叫做阻塞态

等待,等待键盘资源是否就绪,键盘上面有没有被用户按下的按键,按键数据交给进程。

我们知道操作系统是就是软硬件资源的管理者!!!

操作系统如何对硬件进行管理?先描述,在组织

入队列的不是进程的代码和数据,而是进程的task_struct

不是只有CPU才有自己的运行队列,各种其他的设备,键盘,显示器等也是有着自己的wait_queue等待队列,当键盘没有按下对应的数据时,这时的进程其实是在键盘的等待队列中的,等待键盘输入再链接入CPU的运行队列中去!!!

像这种进程没有处在CPU的运行队列中的状态一般即是阻塞态。

我们常说的S态和D态就是阻塞。

挂起态

 挂起态是一种用空间换取时间的方法。

当OS 内存特别吃紧的时候,为了更合理的使用内存空间。

OS会把那些处于阻塞态的或其他的一些进程换入到swap分区存储该进程对应的代码和数据,需要使用时我们再唤出,这种就叫做阻塞挂起!!!用户层是感受不到这种操作的!

但是如果swap分区过于大的话会发生频繁的唤入唤出,这会导致效率问题,所以swap分区设置一般不易过大。

4.进程切换的话题

 

 我们知道进程都是在并发运行着,一个进程时间片结束又会运行下一个进程,那我们的数据是如何稳定的保存呢?这样频繁的进程切换会不会导致数据的丢失?不会

进程在切换,最重要的一件事情是,上下文数据的保护和恢复

CPU的寄存器:

寄存器本身是硬件,具有数据的存储能力,CPU的寄存器硬件只有一套!!!

CPU内部的数据,可以有多套,有几个进程,就有几套与该进程所对应的上下文数据

寄存器 != 寄存器的内容

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