【Linux系统】进程状态

2024-04-17 12:33:00

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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