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进程状态

进程状态的查看

R和S 运行状态

T/t 暂停状态

kill命令

D （disk sleep）状态、

Z 状态（僵尸状态）

孤儿状态

运行状态

阻塞状态

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进程状态

一个进程通常有三种状态

◉ 就绪状态（Ready）：表示进程已经具备运行所需要的一切条件，只需要等待CPU的分配就可以运行。进程处于就绪状态时，通常会被添加到就绪队列，等待调度器分配CPU资源。

◉ 运行状态（Running）：表示进程正在被CPU执行。处于运行状态的进程正在使用CPU进行计算或其他操作。

◉ 阻塞状态（Blocked）：表示进程因为某些原因暂时无法继续执行，需要等待一些特定条件的解除之后才能继续运行。例如，当进程等待I/O操作完成或者等待某个资源可用时，会转入阻塞状态。进程在阻塞状态时，通常会被移动到阻塞队列中，等待条件的满足

为了弄明白正在运行的进程是什么意思，我们需要知道进程的不同状态。一个进程可以有几个状态（在Linux内核里，进程有时候也叫做任务）

下面的状态在Kernel源代码里定义：

 static const char * const task_state_array[] = 
{"R (running)", /* 0 */"S (sleeping)", /* 1 */"D (disk sleep)", /* 2 */"T (stopped)", /* 4 */"t (tracing stop)", /* 8 */"X (dead)", /* 16 */"Z (zombie)", /* 32 */
};

 

进程状态实质是结构体task_struct内部的一个属性。通过宏定义的方式进行描述以及更改进程状态

#define RUN 1
#define SLEEP 2  
#define STOP 3struct task_struct
{// 内部的一个属性int status;
}struct task_struct process1; //创建进程
process1.status=RUN;//设置进程状态

进程状态的查看

 while :; do ps axj | head -1 && ps axj | grep testStatus | grep -v grep; sleep 1;done 

R和S 运行状态

❍ 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）

通过C语言代码进行验证，依旧使用makefile工具

makefile代码：

bin=testStatus
src=testStatus.c
$(bin):$(src)gcc -o $@ $^ -std=c99
.PHONY:clean
clean:rm -f $(bin)

testStatus.c代码：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>int main()
{while (1){printf("I am a process,pid: %d\n", getpid());}return 0;
}

通过运行结果我们i可以看到，我们的进程一直在运行，但是进程状态是S+状态，也就是休眠状态，可是按照我们自己的理解，程序正在运行不应该是R（运行状态）吗？为什么这里是S+状态呢？

这是因为：printf的本质是往显示器上进行打印；而程序的运行是在千里之外的云服务器上的，最终打印出来的信息显示到我们本地的显示器上；根据冯诺依曼体系结构，显示器是一个外设，所以CPU在跑当前的程序时，把数据写入到我们当前的内存中，打印数据的顺序：先写入到内存里，再刷新到外设这里。可是我们无法保证每次打印的时候，显示器的状态都是就绪的，因为程序是CPU跑的，CPU的运算速度要比显示器本身的速度要快的多，这种快慢人是无法感知的，所以进程在被调度的时候，要访问显示器的资源，因为资源要一直在显示器上打，所以大部分时间，我们的进程一直在等待我们的设备资源是否准备就绪。所以也就是为什么总是S（休眠状态）

注意： 

./testStatus & # 在执行可执行程序后面加&符号，为在后台运行，跑起来后面不带+号。+号表示在前台还是后台运行，以什么为参考系后面说。后台运行后面有数字(pid)，且ctrl +c 不能中断进程，需用kill -9 pid杀掉进程。

T/t 暂停状态

kill命令

	kill  [-s <信号名称或者编号>][程序]   或   kill  [-l <信息编号>]

功能：给指定命令发信号

常见选项：-l <信息编号> : 若不加<信息编号>选项，则 -l 参数会列出全部的信息名称。

总共有64个信息编号，其实上面的这些东西都是宏，我们已经会使用 -9 杀死进程，下面我们会用到 -18(SIGCONT)进程继续 以及 -19(SIGSTOP)暂停进程

一个进程被暂停也会自动变为后台（只能使用kill -9杀死进程）

 上面运行的是T状态，接下来我们来看 t 状态

❍ t (tracing stop) : 当前的进程因为被追踪而暂停了

这种情况可以在调试代码的时候遇见，因为调试的过程，中间就有暂停的动作

D （disk sleep）状态、

❍ D (disk sleep): Linux系统比较特有的一种进程状态，不可被杀，深度睡眠，不可中断睡眠

◉ 一个进程要将1个G的数据存储到磁盘，根据冯诺依曼体系结构可以知道，本质是把数据从内存交给外设，由于速度差，进程需要等待硬盘资源把数据写入完毕，此时进程处于S状态，又因为操作系统管理进程，当系统整个的内存资源严重不足时，Linux操作系统有权利杀掉进程来释放空间，然后操作系统把A进程杀掉，但是此时B进程要给硬盘写入数据，硬盘需要去照顾B进程，导致A进程写入数据失败了，1GB的数据丢失了，如果这个数据是银行的转账记录，那么可能造成很大的影响。

◉ 为了避免这种情况，如果进程在等待硬盘资源时，进程需要将自己的状态设为D状态：不可被杀深度睡眠，不可中断睡眠。

◉ 我们一般不会遇到这种情况，从事系统管理、运维、存储等工作可能会遇到。

 

杀死D状态的方法：

1️⃣ 让进程自己醒来

2️⃣ 重启，重启不行则断电

Z 状态（僵尸状态）

僵尸状态：当一个 Linux 中的进程退出的时候，一般不会直接进入 X 状态（死亡，资源可以立马被回收），而是进入 Z 状态。如果父进程不对其进行回收，则会一直处于僵尸状态，也就是子进程先于父进程退出

就好比如：在杀人案中，一名尸体躺在地下，这时候你发现了，你连忙开始报警，报警后，警察来的第一件事不是移走尸体，而是进行封锁现场，让尸体原地待着，等待法医进行检验后，再进行移动。在这个让尸体原地待着的过程，就是Z状态，僵尸状态

以下是创建僵尸进程的代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main() {pid_t id = fork();if (id < 0) {perror("fork");return 1;} else if (id == 0) { // 子进程printf("子进程[%d]开始运行...\n", getpid());sleep(5);printf("子进程[%d]退出...\n", getpid());exit(0);} else { // 父进程printf("父进程[%d]正在睡眠...\n", getpid());sleep(15); // 父进程延迟回收子进程}return 0;
}

为什么父进程不回收子进程PCB？

1.父进程要知道子进程为什么要退出，父进程要获取子进程退出的信息。

2.独立性，父进程只读取子进程的信息，不对信息做修改，依旧保持独立性。

僵尸进程的危害

僵尸进程虽然不再运行，但它们仍然占用系统资源（如进程控制块task_struct）。如果父进程不及时回收子进程，会导致系统资源浪费，甚至内存泄漏。

避免僵尸进程

可以通过以下方式：

1️⃣ 父进程及时调用wait()或waitpid()回收子进程。

2️⃣ 使用信号处理机制，在子进程退出时通知父进程进行回收。

孤儿状态

孤儿进程：即父进程不是休眠，而是比子进程提前结束，造成子进程不归原父亲管理，原子进程父亲变为1号进程，相当于被OS领养了

测试代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main(void) {pid_t id = fork();if (id == 0) {// childint cnt = 5;while (1) {  // 死循环，孩子进程就不退了printf("我是子进程，我还剩下 %ds\n", cnt--);sleep(1);}printf("我是子进程，我已经变僵尸了，等待被检测\n");exit(0);}else {// fatherint cnt = 3;while (cnt) {printf("我是父进程，我: %d\n", cnt--);sleep(1);}printf("我是父进程，我先提前溜了\n");exit(0);}
}

 

疑问：父进程退出，为什么父进程没有变成僵尸？我们怎么没有看到父进程 为Z？  

◉ 那是因为父进程的父进程是bash ，它会自动回收它的子进程，也就是这里的父进程。这里之所以没有看到父进程变成僵尸，是因为被 bash 回收了， z->x 的状态很快，所以你没看到。 ​

◉ 那为什么刚才我自己代码中的父进程创建的子进程，父进程没有回收子进程呢？那是因为你的代码压根就没有写回收，所以你的子进程就没有回收。

并且这里我们也发现 子进程由 S+ -- > S，此刻退出子进程也必须使用kill - 9；

运行状态

进程只要在运行队列中，就叫做运行态

每个task_struct对应一个时间片，当执行程序时间到了之后，会自动切换到下一个进程，也就是CPU的执行是基于时间片进行轮转调度的，在一个时间段内同时得以推进代码，就叫做并发

如果我们不止一个CPU，那么任何时刻，都同时有多个进程在真的同时运行，我们叫做并行

 

阻塞状态

在操作系统中，阻塞状态（Blocked State）是进程生命周期中的一个状态，当进程等待某些事件发生而无法继续执行时，它就会进入阻塞状态。

关于进程： ① 一个进程使用资源的时候，可不仅仅是在申请 CPU 资源 ② 进程可能会申请其它资源：磁盘、网卡、显卡，显示器资源…… 如果我们申请 CPU 资源无法暂时无法得到满足，这就需要排队的 "运行队列" 。那么如果我们申请其他慢设备的资源呢？是需要排队的（task_struct 在进程排队）。

当访问某些资源（磁盘，网卡等），如果该资源暂时没有准备好，或者正在给其他进程提供服务，那么此时：

① 当前进程要从 runqueue 中逐出。

② 将当前进程放入对应设备的描述结构体中的waitqueue 。

注意：并不是只有等待硬件资源的进程才处于阻塞状态，一个进程等待另一个进程就绪、一个进程等待软件资源就绪等也是阻塞状态。