进程状态

进程状态分有：

运行 新建 就绪 挂起 阻塞 等待 停止 挂机 死亡…

状态其实就是返回的整形，就像某个数字代表运行或者是阻塞等等。

普通操作系统层面理解

首先通过理论来理解操作系统的三大状态。

运行与阻塞

运行
CPU是被动接受进程的，并且操作系统会管理进程并放在内存中让CPU处理。
那么CPU是怎用什么方式去查看所有的进程呢？是定义了一个PCB类型的队列指向第一个进程的PCB，然后进行对所有进程的管理。
这个时候所有的进程是通过数据结构的方式来链接起来的，CPU会一个一个处理进程，这个时候无论被处理还是没被处理都叫做运行状态！

入队的本质就是讲进程的PCB放入CPU的队列中。
注意：一个CPU只有一个运行队列！不是进程正在运行才是运行状态！运行状态用R表示！
阻塞
CPU在处理数据是非常非常快的，对比其他外设来说是这样的。
平时我们的每个进程都与外设有关，也就是说我们CPU在处理进程的时候会发现有些需要外设来配合，但是外设没有CPU快，这就导致了CPU可能还需要等这个进程和外设配合完成才行。
外设也有和CPU一样的队列，但是外设处理的很慢，也就是说会导致排队，那么CPU在处理某个进程发现他需要和外设配合，然后发现这个硬件已经开始排队了，一时半会也轮不到这个进程，也不可能让这个进程一直等着，这样非常影响效率，这个时候操作系统就会让这个进程的PCB在这个外设的队列中进行排队，这个时候R就变成了阻塞状态，等这个进程处理完成了，再去CPU的队列中重新入队，并且阻塞状态重新变为R。

这个也说明，我们的进程不仅仅要占用CPU的资源，也会随时随地占用外设资源。
也就是说，所谓的进程状态不同，也就是进入不同的队列等待资源而已！

挂起与阻塞

现在内存中有一堆的进程，假如说有很多的进程再外设队列，但是现在的内存满了，这应该怎么办呢？
这个时候操作系统就会出手了，将暂时不用的进程先放回磁盘当中，但是保留这个进程的PCB！
这样就节省了一部分空间，因为PCB几乎不占多少空间。
进程被暂时放在磁盘中，这个就叫做挂起，等内存不是那么吃紧了，操作系统就会将这个进程再放回到内存中。

这也侧面说明，阻塞不一定挂起，挂起一定是阻塞。
还有一种很极端的情况就是很多地方很多状态都需要挂起，就跟各种叠BUFF一样。

Linux是怎么做的

首先来看看Linux内核源代码对于进程状态的描述怎么说：

/*
* 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 */
};

R代表的就是运行状态：


进程状态这里显示R+，R代表是运行状态，至于后面的+是什么，这个一会说。

如果再代码中加上调用外设会怎么样呢？


答案是会阻塞，S代表阻塞的意思。

如何让一个程序暂停？
先用kill -l查询，之前说过，这个指令是对某个进程发射信号的。

9号是结束进程，19号是暂停进程的运行，18号是继续进程的运行。



继续这个进城之后发现+号没了，然后我对左边的使用了Ctrl+C竟然没有让程序停下来，然后我又用了其他指令发现也能正常运行，只不过刚才的进程也在运行，原来是不可能发生这种情况的。
这是因为+号代表前台进程，可以通过前台关闭，但是+号没了就变成了后台进程，只能通过kill -9 ’PID‘才能让他结束。
这里T代表进程暂停的意思。

上面还有一个D，这个不方便演示，它叫做深度睡眠，只有在进程自动停下来或者是断电的情况下进程才会结束。
比如：
在Linux下，一个进程很大的数据，正在写入磁盘中，但是内存是有限的，如果内存满了，操作系统就会找到这个进程并且干掉他，那么数据就很容易丢失，这个时候就出现了深度睡眠，操作系统看到不会管他，除非这个进程运行完毕自己醒来或者是断电。

想一下，在我们调试一个程序的时候，是会先让他跑起来然后再进行调试的，那么再打断点的时候程序就会停下来：


这里 $@代表第一行：的左边 $@代表：右边。


这里的 t 被称该程序被追踪，这也是一种暂停状态。

X是死亡状态，不方便展示，因为进程结束的一瞬间所有内容都会被回收。

最后一个很重要的进程状态，他是将要死亡的一个进程，也被称为僵尸进程（Z）：
一个进程在结束的时候，并不是立刻结束，而是会有返回值结果的，返回的这个结果会放进PCB中，等待父进程来拿走。
但如果没等到父进程来拿走结果，这个进程提前结束了，这时候进程本身被释放掉，但是相对应的PCB没有被释放掉，这就是僵尸进程。.
下面用一个程序来说明：


然后用这个指令来持续监视。

状态从S变成了Z，这时因为创建的子进程直接就结束了，父进程没来得及收回数据！
僵尸进程也是有一定危害的，如果父进程或者是操作系统因为一些原因没办法收回内存中的PCB是会导致内存泄漏的！

孤儿进程

如果父进程比子进程先退出，那么谁来接受子进程的返回值呢？
这种事情很常见，父进程比子进程先结束，这个子进程会被系统进程1号“收养”，这个子进程也就被称为孤儿进程。


我们让父进程结束的时候发现子进程的父进程ID变成了1，这就是系统1号进程，那么为什么父进程结束的时候看不到僵尸状态呢？因为父进程结束PCB直接就会被回收。
并且孤儿进程是后台运行的，原来的S+变成了S。

后台需要用kiil -9 PID 去关闭。

进程优先级

什么是优先级

优先级是什么呢？就是这件事可以做，但是又很多人，谁先来的问题，比如打饭需要排队，谁先来买饭就给谁一个号。
或者是平时的老人优先，军人优先等。
为什么需要分配优先级？因为资源太少了！进程很多，但是硬件很少！
Linux优先级的特点：本质就是PCB的几个整数而已。（就像排队用的号一样）
Linux下用两个整数来确认优先级的：

运行起来之后用这条指令查看状态：ps -al

UID : 代表执行者的身份
PRI ：代表这个进程可被执行的优先级，其值越小越早被执行
NI ：代表这个进程的nice值

进程的优先级 = 老的优先级（80） + nice（NI）

如何改变优先级

Linux中支持正在运行的进程优先级的调整。
改变优先级也就是去改变NI的值而已。
当然平时我们并不需要改变优先级，NI改变的值也是有范围的，所以改变的效果并不太明显。
Ni的范围是：[-20,19]
PRI值越小，优先级越高。
先输入：sudo top

然后按一下r

这里输入的是你进程的PID

这里输入NI值，我输入的是-100
然后q退出
再查看进程的PRI和NI

这里NI只到了-20，然后就PRI也变成了60.
为什么有范围呢？如果某个进程的PRI太小，CPU分配资源就不均衡。

其他概念

竞争性: 系统进程数目众多，而CPU资源只有少量，甚至1个，所以进程之间是具有竞争属性的。为了高效完成任务，更合理竞争相关资源，便具有了优先级。
独立性: 多进程运行，需要独享各种资源，多进程运行期间互不干扰。（例如，你的QQ闪退不会影响微信正常使用，就算是父子进程也不会互相影响，只不过会需要分配更多资源）
并行: 多个进程在多个CPU下分别，同时进行运行，这称之为并行。（大型服务器会有多个CPU，多个进程在不同CPU运行）
并发: 多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间之内，让多个进程都得以推进。（采用进程不断切换，分配一定时间给某个进程运行）
进程切换：
CPU当中有一套寄存器，其中一个寄存器是保存当前进程的PCB，还有一个寄存器（pc/eip）保存的是当前运行指令的下一个指令的地址，对于这个寄存器还有一些寄存器是配合分析计算指令的，还有一些寄存器是保存的都是当前进程产生的临时数据。

当然，一个进程在运行的时候是会产生临时数据的，这个时候会将临时数据放在寄存器上运作（这里要注意寄存器硬件 != 寄存器内部数据，寄存器内部的数据也叫上下文），但是我们知道进程很多，CPU只有一个，所以需要通时间片进行并发。
那么在并发的过程中，当前进程是直接切换到下一个进程吗？不是的，因为现在CPU上还有当前进程的上下文，下一个进程如果直接来，也会产生上下文，直接就会将上一个进程的上下文覆盖掉，所以需要先保存当前进程的上下文在进行切换。
等下次轮到这个进程的时候，再将这个进程的上下文放进CPU就能继续正常工作了。
总结：寄存器中的数据是属于当前进程的！寄存器被所有进程共享，寄存器中的数据是属于每个进程的上下文数据！