进程状态

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💦 进程状态

1、Linux 2.6内核源码

后期我们主要也是以 Linux 2.6 为主来学习，因为它匹配的书籍较多。

其中 task_state_array[] 里描述的是 Linux 的进程状态：

2、R (running)

进程是 R 状态，一定在 CPU 上运行 ❓

  进程在运行队列中，就叫做 R 状态，也就是说进程想被 CPU 运行，前提条件是你必须处于 R 状态，R ：我准备好了，你可以调度我。

为啥我在跑，但状态却是 S ❓

  因为代码大部分时间是在 sleep 的，且每次 1 秒钟，其次 printf 是往显示器上输出的，涉及到 I/O，效率比较低，一定会要求进程去等我们把数据刷新到显示器上。所以综合考量，我们这个程序可能只有万分之一的时间在运行，其它时间都在休眠，站在用户的角度它是 R，但是对于操作系统来说它不一定是 R，它有可能在队列中等待调度。

如果我们就想看下 R 状态呢 ？？？

循环里啥都不要做。

3、S (sleeping)

休眠状态(浅度休眠，大部分情况)。这种休眠是可被换醒的，我们可以 Ctrl + C 退出循环，而此时的进程就没了，也就是说它虽然是一种休眠状态，但是它随时可以接收外部的信号，处理外部的请求。

4、D (disk sleep)

休眠状态(深度休眠)。

  此时进程拿着一批数据找到了磁盘说：磁盘，你帮我把数据放在你对应的位置。磁盘说：好嘞，然后磁盘就慢慢地写到对应的位置。此时进程处于等待状态，它在等把数据写完，然后告诉进程写入成功 or 失败。此时操作系统过来说：你没发现现在内存严重不足了吗，我现在要释放一些闲置的内存资源，随后就把进程干掉了。磁盘写失败后，然后跟进程说：不好意思，我写失败了，然而进程已经挂了，此时我们的数据流向就不确定了。

对于上面的场景，这个锅由谁来背 —— 操作系统/内存/磁盘 ❓

于是它们三方开始了辩论：

  操作系统说，你在那等，我又不知道你在等啥，系统内存不足了，我就尽我的职责，我的工程师就是这样写我的，杀掉闲置的内存。假如我这次不杀你，那你说下次我再遇到一些该杀死的闲置的内存，我怕我又被责怪，所以没杀，你就认为我不作为 ？操作系统说：我又识别不了哪些进程是重要或不重要的。

  磁盘说，我就是一个跑腿的，你们让我干啥就干啥，又不是写入的结果不告诉你，而是你不在了。

  进程说，我在那规矩的等着呢，是有人把我杀了，我自己也不想退出。

这里好像谁也没有错，但是确实出现了问题，你难道说错的是用户 —— 内存买小了吗 ？无论是操作系统、内存、磁盘都是为了给用户提供更好的服务。根本原因是操作系统能杀掉此进程，如果让操作系统不能杀掉此进程就可以了。我现在做的事情很重要，即便操作系统再牛，也杀不了我，你系统内存不够了，你想其它办法去，不要来搞我。所以我们针对这种类型的进程我们给出了 D 状态，所以操作系统从此就知道了以后 D 是个大哥，不能搞。

所以对于深度睡眠的进程不可以被杀死，即便是操作系统。通常在访问磁盘这样的 I/O 设备，进行数据拷贝的关键步骤上，是需要将进程设置为 D 的，好比 1 秒钟内，平台有 100 万的用户注册，如果数据丢失，那么带来的损失是巨大的。

对于深度睡眠的进程怎么结束 ？？？

  只能等待 D 状态进程自动醒来，或者关机重启，但有可能会卡住。深度睡眠的进程我们没法演示，万一把自己的机器玩挂了，成本较高。

不管是浅度睡眠还是深度睡眠都是一种等待状态，因为某种条件不满足。

5、T (stopped)

对于一个正在运行的进程，怎么暂停 ❓

使用 kill -l 命令，查看信号，这里更多内容后面我们再学习：

使用 kill -19 27918 命令，给 27918 进程发送第 19 号信号来暂停进程：

使用 kill -18 27918 命令，给 27918 进程发送第 18 号信号来恢复进程：

我们也可以认为 T 是一种等待状态。

6、T (tracing stop)

  当你使用 vs of gdb 调试代码，比如你打了一个断点，然后开始调试，此时在断点处停下来的状态就是 t，这里是为了和上面进行区分。这里先不细谈。

7、Z (zomble)

  比如你早上去晨跑时，突然看到其他跑友躺地上，你虽然救不了人，也破不了案，但是作为一个热心市民，可以先给 120 打电话，再给 110 打电话。随后警察来了，第一时间肯定不会把这个人抬走，清理现场，如果是这样的话凶手肯定会笑开花，第一时间肯定是先确定人是正常死亡还是非正常死亡，如果是非正常死亡，那么立马封锁现场，拉上警戒线，判断是自杀的还是他杀。随后 120 来了，对人的状态进行判断，如果是正常死亡，就判断是因为疾病，还是年纪大了。最终判断出人是是因为疾病离开的，警察和医生的任务已经完成后，不会就把人放这，直接撤了。而是把人抬走，恢复地方秩序，然后通知家属。所以当一个人死亡时，并不是立马把这个人从世界上抹掉，而是分析这个人身上的退出信息，比如说体态特征、血压等信息来确定具体的退出原因。   同样进程退出，一般不是立马让 OS 回收资源，释放进程所有的资源，作为一个死亡的进程，OS 不会说你已经死了，就赶紧把你拉到火葬场，而是 OS 要知道进程是因为什么原因退出的。创建进程的目的是为了完成某件任务，进程退出了，我得知道他把我任务完成的怎么样了，所以 OS 在进程退出时，要搜集进程退出的相关有效数据，并写进自己的 PCB 内，以供 OS 或父进程来进行读取。只有读取成功之后，该进程才算真正死亡，此时我们称该进程为 死亡状态 X，。其中我们把一个进程退出，但还没有被读取的那个时间点，我们称该进程为 僵尸状态 Z 。   我作为父进程 fork 创建一个子进程，子进程死亡了，但父进程没通过接口让 OS 回收，此时子进程的状态就是 Z。

僵尸状态演示 ❓

这里我们可以写一个监控脚本 while :; do ps ajx | head -1 && ps ajx | grep mytest; sleep 1; echo "####################"; done 来观测：

8、X (dead)

  参考 Z 状态。其次 X 状态我们看不到，因为我们释放了，它是一瞬间的。

💦、补充说明

1、 S and S+

  一般在命令行上，如果是一个前台进程，那么它运行时状态后会跟 +。

也就是说前台进程一旦执行，bash 就无法进行命令行解释，ls、top 等命令都无法执行，只有 Ctrl + C 来进行终止：

如果想把一个进程放在后台可以 ./mytest & ：

其中对于后台进程，bash 可以对命令行解释：

但是你会发现 Ctrl + C 无法终止后台进程，只能对该进程发送第 9 号信号来结束进程：

2、 OS 描述的状态 and 具体的 Linux 进程状态

其中新建没有对应的 Linux 进程状态；就绪可对应到 Linux 进程中的 R；运行也可对应到 Linux 进程中的中的 R；退出可对应到 Linux 进程中的 Z/X；阻塞可对应到 Linux 进程中的 S/D/T；

所以 Linux 状态的实现和操作系统的实现是有点差别的。操作系统的所描述的概念是所有操作系统都遵守这样的规则，而 Linux 就是一种具体的操作系统规则。

3、僵尸进程的危害

1. 进程的退出状态必须被维持下去，因为它要告诉关心它的进程(父进程)，你交给我的任务，我办的怎么样了。可父进程如果一直不读取，那子进程就一直处于 Z 状态。
2. 维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在 task_struct(PCB) 中，换句话说，Z 状态一直不退出，PCB 一直都要维护。
3. 那一个父进程创建了很多子进程，就是不回收，就会造成内存资源的浪费，因为数据结构对象本身就要占用内存，想想 C 中定义一个结构体变量(对象)，就是要在内存的某个位置进行开辟空间。
4. 内存泄漏。
5. 如何避免，后面再谈。

4、孤儿进程

父进程如果提前退出，那么子进程就是 孤儿进程，那么子进程退出，进入 Z 之后，该怎么处理 ❓

可以看到 5 秒前有 2 个进程，5 秒后父进程死亡了(这里没有被僵尸的原因是父进程也有父进程 23178 -> bash)，只有 1 个子进程。这里我们称没有父进程的子进程为孤儿进程，此时孤儿进程会被 1号进程领养，它是 systemd(操作系统)，此时操作系统就可以直接对我回收资源。 且进程状态会由前台转换为后台，后台进程可以使用 第 9 号信号来结束进程。

5、1 号进程

操作系统启动之前是有 0号进程的，只不过完全启动成功后，0号进程就被1号进程取代了，具体的取代方案，后面学习 进程替换时再谈。可以看到 pid 排名靠前的进程都是由 root 来启动的。注意在 Centos7.6 下，它的 1号进程 叫做systemd，而 Centos6.5 下，它的 1号进程 叫做initd。