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目錄

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前言

?1. 進程狀態

?2. 運行狀態

?3. 阻塞狀態

?4. 掛起狀態

5. Linux中具體的狀態

總結

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前言

? ? ? ? ?在Linux操作系統中，進程狀態非常重要，它可以幫助我們了解進程在系統中的運行情況，從而更好地管理和優化系統資源，在Linux系統中，進程可以處于不同的狀態，本文我們來聊一聊運行、阻塞、掛起這幾狀態；

?1. 進程狀態

?????????在許多教材以及資料當中有許多對進程狀態的總結與描述，資料不同它們的描述也各有略同，但總都是一些概念，Linux進程狀態具體是什么？本文我們將從底層出發，聊一聊運行、阻塞、掛起這幾狀態；

?溫馨提示：如果在本文中某些名稱或者內容不太了解，可以先閱讀這篇文章：

Linux進程的理解

?2. 運行狀態

? ? ? ?從計算機硬件出發，我們寫的代碼生成可執行文件都被存儲在磁盤當中，想要讓程序運行就必須將程序加載到內存當中；

????????每一個程序（進程）都會有一個屬于自己的PCB，通過PCB來進行排隊，等待CPU的調度；

????????為了便于調度管理，操作系統會在內存當中維護一個叫運行隊列的結構，所有就緒狀態的進程的PCB會被加入到這個隊列當中；

????????CPU在調度執行時就會通過這個運行隊列拿到進程的PCB，進而調度執行該進程；

?????????只要進程在這個運行隊列當中，它的狀態就是運行狀態；每個CPU在系統中都會維護一個運行隊列；

?3. 阻塞狀態

? ? ? ? 了解完運行狀態，我們再來聊一聊阻塞狀態，阻塞狀態是建立在進程被調度執行的基礎上；

?????????在CPU執行一個進程時，都可能會或多或少的去訪問系統的某些資源，比如：我們使用的scanf，在執行時需要調用鍵盤（本質就是從鍵盤中讀取數據）；

????????我們不輸入，鍵盤的數據就是沒有就緒（進程需要訪問的數據沒有就緒），此時進程無法繼續執行，需要等待數據；

狀態又是如何轉變的呢？

?????????操作系統和驅動程序它們對硬件進行管理，每個硬件都會有一個屬于自己的結構描述，通過指針鏈接，操作系統通過鏈表（dev_list)達到對硬件設施的管理；

????????當進程正在等待某個硬件的資源時，把進程的PCB加入到硬件設備結構描述的等待隊列當中，并把PBC的狀態設置為阻塞狀態；當PCB在這個等待隊列中等待數據資源時，這個狀態就叫做阻塞狀態；

?????????系統資源等待結束之后，操作系統會再次將等待隊列中的PCB移入到運行隊列當中，并把狀態修改為運行狀態，等待CPU的執行調度；

?4. 掛起狀態

?了解完阻塞狀態，我們來聊一聊掛起狀態；掛起全稱：阻塞掛起；

掛起是基于阻塞的一種狀態；

????????進程處于阻塞狀態時，并且內存不足的情況下就會出現；

? ? ? ? ?針對于這種情況，操作系統會將阻塞進程的代碼和數據置換到外設，此時該進程的狀態就被稱為掛起狀態；

? ? ? ? ?阻塞進程的代碼和數據一般會存放在磁盤的swap分區，當進程被操作系統調度時，被置換到外設的代碼和數據又會重新加載到內存；

?拓展補充

? ? ? ? ?一般情況下，swap分區的大小不會太大，大概等于內存的大小，過大的swap分區會導致操作系統過于依賴swap分區，導致效率變低；

5. Linux中具體的狀態

?說了這么多理論，那么在Linux中進程的狀態又是怎樣的？

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 */
};

這是Linux內核源碼對進程狀態的定義；它其實并沒有像阻塞掛起這樣的狀態；

我們也可以寫一個程序來測試一下：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main()
{while(1){ printf("hello world! \n");}return 0;
}

在Linux環境下編譯運行，然后使用監控進行觀察：

while :; do ps ajx | head -1 && ps ajx | grep myprocess | grep -v grep; sleep 1; done
//myprocess是可執行文件的名稱

?觀察到的情況分為兩種，大多數是S+，極少數是R+：

????????主要是因為調用的printf，在輸出時需要調用顯示器，大多數的時間都是在等待顯示器；我們也可以寫一個空的死循環執行來觀察；

R狀態我們都知道是運行狀態，S狀態是什么？

? ? ? ? ?S（sleeping）休眠狀態，這里的睡眠是淺度睡眠，可以對發送的信號做出響應；

?這里的 “+” 號是什么意思？

? ? ? ? 進程被分為前臺進程和后臺進程，帶+號就表示是前臺進程；

• 前臺進程：正常使用 ./可執行程序，這種執行方式運行起來就是前臺進程，前臺進程運行時，無論我們怎么輸入指令都無法被執行（Ctrl +c可終止進程）
• 后臺進程：./ 可執行程序 &?這種執行方式運行起來就是后臺進程，后臺進程運行時，我們輸入的指令依然可以執行（Ctrl +c 無法終止進程，使用kill + 9 +進程pid 殺死進程）

?這里的S狀態其實就是上述阻塞狀態；

?D狀態

? ? ? ? ?D（disk sleep）也是休眠狀態，它是深度休眠，專門針對磁盤設計的；

?當進程需要將較大的數據寫入到磁盤當中，在等待磁盤寫入時進程的狀態就是休眠狀態；如果是S狀態：

????????在內存嚴重不足的情況下，操作系統沒辦法時會通過殺死進程的方式來節省資源；如果在等待的過程中進程被操作系統殺掉，并且磁盤寫入數據失敗，那么就會導致數據無法再加載（數據丟失）；為了避免這種情況，就可以把等待數據寫入的進程狀態設為D狀態；

D狀態無法被殺掉（OS也不行），只能等待執行完畢后狀態轉換；

?注意：

如果用戶看到了D狀態，說明計算機幾乎要掛掉了

?T狀態

?T停止狀態（stopped）： 可以通過發送 SIGSTOP 信號給進程來停止（T）進程。這個被暫停的進程可以通過發送 SIGCONT 信號讓進程繼續運行

kill -SIGSTOP  <進程ID>

?使用kill指令可以查看發送給信號的所有類型：

kill -l

?為什么要停止？

進程在訪問資源時，可能暫時不允許進程訪問，這時OS就會將進程的狀態設置為stop（T狀態）

?t狀態

t狀態也是停止狀態，Linux中沒有進行區分；

?主要出現在程序Debug時，在Debug的時候，遇到斷點，進程就暫停，此時就是t狀態

?在上述的D狀態、T狀態、t狀態其實都是阻塞狀態，阻塞可以等待硬件資源也可以等待軟件資源

?比如：一個進程等待另一個進程，進程的PCB里可以有PCB* wait_queue，比如gdb的進程等待Debug的進程；

?X狀態

? ? ? ? X狀態（死亡狀態），就是我們常說的終止狀態，它是一個瞬時狀態，不會在任務列表里看到這個狀態
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?最后就是Z（zombie）僵尸狀態，僵尸狀態較為復雜，Linux系統中的僵尸進程狀態也是一種特殊的進程狀態，通常是指一個子進程已經結束運行，但其父進程還未對其進行善后處理（如調用wait()函數）。如果不及時清理僵尸進程，會導致系統資源泄漏，影響系統性能甚至造成系統崩潰；

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總結

? ? ? ? ?本文主要從底層出發向大家介紹了運行、阻塞、掛起這幾種常見的狀態，并且將Linux中具體的狀態進行了一系列介紹，可以劃分為這幾種狀態；最后是僵尸狀態，僵尸狀態的情況較為特殊，如果不及時處理也會造成比較嚴重的后果，我們下期再來進行詳細的介紹，以上便是本文的全部內容，希望可以對你有所幫助，感謝閱讀！