【linux 多进程并发】0102 linux进程状态与生命周期各阶段转换，进程状态查看分析，助力高性能优化
0102 Linux进程生命周期
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- 并发编程
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文章目录
- 0102 Linux进程生命周期
- 一、概述
- 二、进程状态
- 三、进程的生命周期
- 3.1 周期阶段
- 3.2 状态查看
- 四、总结
- 结尾
一、概述
在多任务并发编程中，进程是一个非常重要的概念，在应用程序运行时，都是以进程的方式启动，再展开为多进程或多线程的架构。
涉及到系统编程，每个操作系统平台实现存在差异，这里以linux操作系统为例。
在Linux操作系统中，进程是程序的一个实例化(也就是运行起来后)，是系统进行资源分配和调度的基本单位。
每个进程是独立的占有资源，会被分配独立的内存空间，CPU核，文件描述符等。
进程之间通过进程间通信（IPC）机制进行通信和同步，当然这里是与线程有区别。
多进程编程就是在同一程序中创建并运行多个进程，以实现并发处理。
本节就来总体介绍一下linux下的进程相关知识，后续会对每个点进行详细介绍。
二、进程状态
在这此状态中有三个基本状态：
- 就绪，进程的资源准备好了，尚未被分配CPU，此时处在就绪等待的状态；
- 运行，进程被分配了CPU时间片，在分配的CPU核上正在执行时的状态；
- 阻塞，或者睡眠；此时进程需要的资源尚未满足时所处的状态，此时会放弃占用的CPU；
三个状态相互转换：
- 当就绪的进程被分配到CPU时，就会转换为运行状态；
- 当运行状态的进程CPU时间片用完时，就会转换为就绪状态，等待再次分配CPU；
- 当运行状态的进程中调用sleep或者read/write磁盘文件时，就会进入阻塞状态；
- 当阻塞状态的进程，达到唤醒条件时，比如定时器超时，或者磁盘数据加载到了缓存时，就会转换为就绪状态；
三、进程的生命周期
在进程启动之后，通过一系列状态标识进程当前所处的阶段，直至进程结束。
3.1 周期阶段
对基本状态再进行细化后，整个进程的生命周期状态分为以下几种：
- 创建：进程被创建，但尚未准备好执行。
- 就绪：进程已准备好执行，但尚未被分配CPU时间。
- 运行：进程正在执行。
- 可中断的阻塞：进程在等待管道，锁等，当收到信号时可以被中断；
- 不可中断的阻塞：进程正在等待IO动作完成，不能被信号中断；
- 终止（Terminated）：进程已完成执行或被终止。
3.2 状态查看
前一章节介绍了进程的查看方法，查看实时的活动状态，我们使用top命令；
执行命令之后，进程当前的状态是S列的值，状态取值有以下几种：
S -- Process Status
The status of the task which can be one of:
D = uninterruptible sleep
I = idle
R = running
S = sleeping
T = stopped by job control signal
t = stopped by debugger during trace
Z = zombie
- D，对应于不可中断的阻塞；
- I，正在处于就绪空闲状态；
- R，正在运行当中；
- S，对应于可中断的阻塞；
- T，被任务控制信号停止
- t, 当前进程处理调试当前；
- Z，也就是僵尸进程；
下面我们来看看实际运行的情况，在终端执行top命令：
top - 09:04:55 up 436 days, 58 min, 19 users, load average: 3.65, 3.84, 3.86
Threads: 1512 total, 5 running, 1502 sleeping, 3 stopped, 2 zombie
%Cpu(s): 7.0 us, 13.6 sy, 0.2 ni, 77.3 id, 0.0 wa, 0.1 hi, 1.8 si, 0.0 st
MiB Mem : 31672.7 total, 260.3 free, 12496.5 used, 18915.9 buff/cache
MiB Swap: 1020.0 total, 0.0 free, 1020.0 used. 16843.8 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
1463957 senllang 20 0 2071732 1.2g 1644 R 75.6 3.7 25023:00 ./toadb-0-01 -M 2
1463958 senllang 20 0 2071732 1.2g 1644 R 75.6 3.7 25068:32 ./toadb-0-01 -M 2
1463959 senllang 20 0 2071732 1.2g 1644 S 1.3 3.7 25609:34 ./toadb-0-01 -M 2
3125409 root 20 0 0 0 0 D 1.0 0.0 0:01.80 [kworker/u32:0+flush-8:0]
可以看到有R,S,D几种状态。
当需要关注程序的性能时，如果处理D时间较长，就需要优化缓存等。
四、总结
本文介绍了linux平台下进程的基本状态，这些状态经过细化后对应进程生命周期中的各阶段；进程从创建启动之后，就处于一个有限状态机中，从就绪，运行，可中断阻塞，不可中断阻塞之间进行转换，直到进程的终止。
结尾
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