【Linux详解】进程的状态 | 运行 阻塞 挂起 | 僵尸和孤儿状态
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操作系统中
运行状态
阻塞状态
进程状态转换
Linux系统中
查看进程状态
深度睡眠状态
T 暂停状态
Z 僵尸状态
孤儿状态
文章手稿
xmind:
文章手稿可见文末
引言
介绍系统中的进程状态及其管理方式。将通过结合操作系统原理和实际代码示例，详细说明进程的各种状态、转换过程以及处理方法。
操作系统中
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。
我们下面将对运行，阻塞，和阻塞挂起进行介绍~
运行状态
进程只要在运行队列中，就叫做 运行态。
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 。
进程状态：看PCB在哪个队列
内存不足了，操作系统就会把 该进程的代码和数据置换到磁盘上，进行 进程挂起。
进程状态转换
进程状态的转换可以通过以下示例说明：
#include
#include
int main() {
while (1) {
printf("进程[%d]正在运行...
", getpid());
sleep(1); // 模拟阻塞状态
}
return 0;
}
通过运行上述代码并观察进程状态，可以理解进程在不同状态之间的转换过程。
三种状态的图示如下：
Linux系统中
进程状态用整数表示，这些整数存储在进程的task_struct结构体中。常见的进程状态包括：运行（R）、睡眠（S）、磁盘睡眠（D）、停止（T）、死亡（X）、僵尸（Z）和孤儿进程。
进程状态一览
| 状态代码 | 状态名称 | 描述 |
|---|---|---|
| R | 运行（Running） | 进程正在运行或在运行队列中等待 |
| S | 睡眠（Sleeping） | 进程在等待某事件完成，可被信号唤醒 |
| D | 磁盘睡眠（Disk Sleep） | 进程在等待I/O操作完成，不可被信号唤醒 |
| T | 停止（Stopped） | 进程被暂停，可通过信号恢复 |
| X | 死亡（Dead） | 进程已终止，从进程列表中移除 |
| Z | 僵尸（Zombie） | 进程已退出，父进程尚未读取其状态 |
| 孤儿（Orphan） | 父进程已退出，被init进程收养 |
查看进程状态
使用ps aux或ps axj命令可以查看系统中进程的状态。例如：
ps aux
ps axj
这些命令输出的状态字段展示了进程当前的状态。
背后的原因让人暖心，cpu太快了，print显示器等待的时间在他看来就是在sleep了
深度睡眠状态
这个D状态我们就不模拟了……可能会把我的机子磁盘打满（害怕.dog）
T 暂停状态
比如看视频，听音乐，下载，都会有暂停。当你点击暂停的时候下载对应的代码就不跑了，此时这个进程你就可以认为是暂停状态。
再比如说我们调试程序，让程序打断点之后让程序运行起来，程序在打断点处停住的时候是将进程暂停了，所以你在gdb 调试或在 VS 下调试时你会发现程序会停下来，这就是暂停。
是进程挂起的一种。
我们可以先来看一下kill
接下来可以来尝试一下;
$ kill -19 4026，就会发现
gdb下的暂停状态，测试一下
$ gdb process # 进入gdb调试
(gdb) l # 查看代码
(gdb) b 9 # 打断点
q + 回车 # 退出
Z 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。
为什么呢~
进程为 Z 状态，就是为了维护退出信息，可以让父进程或者 OS 读取记录的，退出信息会写入 test_struct。
以下是创建僵尸进程的代码示例：
#include
#include
#include
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...
", getpid());
sleep(5);
printf("子进程[%d]退出...
", getpid());
exit(0);
} else { // 父进程
printf("父进程[%d]正在睡眠...
", getpid());
sleep(30); // 父进程延迟回收子进程
}
return 0;
}
我们可以写一个监控脚本来看一下~
while :; do ps axj | head -1 && ps axj | grep mytest | grep -v grep; sleep 1; echo "######" ; done
在另一个终端中运行ps命令可以看到子进程进入僵尸状态。
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：
- 父进程及时调用
wait()或waitpid()回收子进程。- 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：父亲没了（bushi
即：父进程先退出了，子的父就变成1 号进程了，相当于被os领养了
测试一下：
#include
#include
#include
int main(void) {
pid_t id = fork();
if (id == 0) {
// child
int 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
", cnt--);
sleep(1);
}
printf("我是子进程，我已经变僵尸了，等待被检测
");
exit(0);
}
else {
// father
int cnt = 3;
while (cnt) {
printf("我是父进程，我: %d
", cnt--);
sleep(1);
}
exit(0);
}
} 监控一下：
while :; do ps axj | head -1 && ps axj | grep mytest | grep -v grep; sleep 1;echo "######";done
我们可以top看一下1究竟是什么
❓ 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。
那我们怎么暂停呢，ctrl+c 只能干掉前台进程，
所以孤儿进程就要用到我们的杀进程：kill -9来暂停啦
文章手稿
