Linux 进程状态_代码007(未授权)

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上面的就是操作系统学科中，可能会提到的进程状态！当然你还可能看到诸如：就绪挂起，阻塞挂起等概念！
我们要学习的是一款具体的操作系统：linux 操作系统对进程状态的定义和实现。

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 linux 内核源代码里定义：

/*
* The task state array is a strange "bitmap" of
* reasons to sleep. Thus "running" is zero, and
* you can test for combinations of others with
* simple bit tests.
*/
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 */
};

在 linux 中，进程控制块 task_struct 是用双向链表链接起来的！操作系统维护了一个运行队列，凡是在运行队列中的进程就都处于运行态！被放在操作系统维护的运行队列中的是进程的控制块，即 task_struct，当轮到某个进程的代码被 cpu 执行时，我们能够通过运行队列中的 task_strcut 找到该进程对应的代码和数据！然后开始执行！
在这里插入图片描述
一个正在 cpu 上运行的进程是不是一直要等到该进程的代码执行完毕才把自己从 cpu 上扒下来呢？显然这是不可能的！每一个进程都有一个叫做时间片的概念，当某个进程的时间片消耗完了，就会脱离 cpu，换下一个进程到 cpu 上执行！由一个进程切换到另一个进程，叫做进程切换。
linux 中进程的时间片大约是：5~800ms，这就意味着一个进程每次在 cpu 上执行的时间是有限的！加上 cpu 来回地切换进程！我们就能够看到多个进程在同一时间同时运行的现象！

我们能够尝试看到运行状态嘛？因为每个进程在 cpu 上执行的时间都非常短，看到这个状态也是不容易的！

可这并不符合我们的预期哇！我们想看到的是 R 状态哇！怎么办呢？我们尝试将 printf 去掉试试！

#include<stdio.h>

int main()
{
    while(1) ;
    return 0;
}

在这里插入图片描述
我们看到也是成功看到 R 状态啦！这是因为加上 printf 这个进程会等待显示器资源就绪，从而使得进程大部分时间处于阻塞状态！主要是 cpu 执行的速度太快了！

#include<stdio.h>

int main()
{
    int a;
    scanf("%d", &amp;a);
    return 0;
}

如果您是法官大人，您觉得是谁的错呢？显然他们都没有错！
从那以后，当进程正在向磁盘中写数据的时候，他的状态就会被修改为 D 状态，这个 D 状态就是一块免死金牌，操作系统无法杀掉这个进程！
操作系统中 D 状态的进程很短，很少，用户一般都察觉不到。我们无法演示出来 D 状态！
如果真被用户察觉到，那么操作系统肯定要挂了！

我们目前认为：T 和 t 状态没有区别！
在进程状态中的 R 状态中，我们学会了用 kill 命令杀掉一个进程！现在我们再来学习如何使用 kill 命令暂停和运行一个进程！

kill -l #列出所有信号

(信号部分的原理我们后期会详细讲解，这里学会怎么使用就行啦)这里面有两个信号：SIGSTOP 和 SIGCONT 分别用来暂停，和运行一个暂停的进程！一个进程被暂停之后，我们就能看到 T 状态的进程啦！

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
    for(int i = 0; ; i++)
    {
        printf("hello linux: %d, pid: %dn", i, getpid());
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述
我们看到，在给 pid 为 1613503 的进程发送 19 号信号之后，进程就暂停下来了，查看这个进程的状态就是 T 状态！
我们在给他发送 18 号信号就能让他从暂停状态变为运行状态！

T 状态与 S 状态有区别，T 状态可以理解为阻塞状态，只不过 T 状态可能是控制一个进程，或者等待！

T/t 状态有什么运用场景嘛？我们之前是不是学习过 gdb，让程序在代码的某个位置停下来(调试)，不就是 T/t 状态的运用嘛！
在这里插入图片描述

一个进程退出了，进程的退出信息会被维护一段时间，父进程获取了进程的退出状态之后，该进程由 Z 状态变为 X 状态！
进程退出信息被维护的这一段时间，进程就处于 Z 状态！
一般情况下，进程退出的时候，如果父进程没有主动回收子进程的退出消息，子进程会一直处于 Z 状态，子进程相关的资源，尤其是 task_struct 结构体不能被释放，那么子进程的 task_struct 就会一直占用内存资源，造成内存泄漏。

我们可以写一个代码来验证，子进程退出的时候，父进程不获取子进程的退出状态，那么子进程就会处于僵尸状态的结论：让子进程循环打印 pid 和 ppid 三秒之后退出循环，退出循环之后结束子进程。父进程打印自己的 pid。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>

int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == 0) //子进程
    {
        int cnt = 0;
        while(1)
        {
            printf("I am child, pid: %d, ppid: %dn", getpid(), getppid());
            sleep(1);
            cnt++;
            if(cnt == 3)
                break;
        }
        exit(0);
    }
    else if(id > 0)
    {
        while(1)
        {
            printf("I am parent, pid: %dn", getpid());
            sleep(1);
        }
    }
    else
    {
        perror("fork(): ");
    }
    return 0;
}

使用监控脚本监控进程的状态：
在这里插入图片描述
我们看到在子进程退出之后，子进程的状态变成了 Z 状态，也就是这个进程变成了僵尸进程。
至于怎么获取子进程的退出信息，我们会在进程等待的章节详细讲解！

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>

int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == 0) //子进程
    {
        while(1)
        {
            printf("I am child, pid: %d, ppid: %dn", getpid(), getppid());
            sleep(1);
        }
    }
    else if(id > 0)
    {
        int cnt = 0;
        while(1)
        {
            printf("I am parent, pid: %dn", getpid());
            sleep(1);
            cnt++;
            if(cnt == 3)
                break;
        }
    }
    else
    {
        perror("fork(): ");
    }
    return 0;
}