进程状态

宏观上操作系统层面上理解进程状态

进程状态类型有运行、挂起、等待、阻塞、就绪、等待、停止、挂机、死亡等等。那么进程为什么要有这么多类型的进程状态？1.是为了满足不同的运行场景。

根据冯诺依曼体系结构得知，程序在运行时要加载进内存中，即把进程加载到内存中。而进程想在cpu上运行起来，那么cpu就得在内核中去维护一个运行队列（runqueue）。**一般情况下，cpu的数量是远远少于进程数量的。**而cpu只有一个，进程这么多想在cpu上运行那咋办捏？cpu对进程说你们排队一个一个来。于是进程就在进程队列里排起了队伍。2.进程入队列本质上是进程的PCB即该进程的task_struct结构体对象放入队列 （一般情况下一个cpu配对一个内核专门为cpu准备的运行队列）

运行队列里有个头节点结构体，通过节点间联系找到相应结构体。因为cpu很快，每个进程都得随时准备好在给别人运行，3.被cpu运行的进程（而cpu运行太快了此时的进程可以忽略不记）和在运行队列里的进程的状态就被称为运行状态（R）！

pcb记录着进程的各种数据和地址，而状态也记录着。进程状态在pcb中就是个整数（int），比如1—R（运行状态），2—dead（死亡状态），3—hug（挂起状态）等等

看b站视频时要访问网卡，此时在微信上和朋友发短信，微信要访问网卡，epic在后台下游戏，e宝也要访问网卡，这时多个进程同时访问网卡，网卡的数量也是少于进程的。那么多个进程在访问硬件时就需要排队等待。那么硬件进程对应的pcb也要相应管理等待队列。当某个进程在被cpu运行但也需要访问某种硬件时，cpu等不起硬件会在该进程的pcb中把运行状态修改为阻塞状态，把进程放到等待硬件的队伍4.进程在等待外设资源的状态就称阻塞状态

但多个进程在等待硬件资源，而硬件非常的慢，这些进程的pcb和对应的代码和数据占用了一部分内存，那么这些阻塞状态的进程不会被立即调度，此时内存不够了，操作系统会把进程的代码和数据放回到磁盘上，把节省出来的空间给别人，但保留内核的数据结构。5.阻塞状态的进程的代码和数据被放回到磁盘上，此时该进程被称为挂起状态！

6.更深刻的理解：所谓的进程不同的状态，本质是进程在不同的队列中等待某种资源

当挂起状态的进程可以被调度时，操作系统会把进程对应的代码和数据从磁盘加载到内存，在pcb把挂起状态改成运行状态。7.将进程的相关数据加载到内存（换入），把进程的相关数据从内存放到磁盘（换出）—内存数据的换入换出

当内存不够时操作系统才会把阻塞状态的进程挂起，所以阻塞不一定挂起，但挂起一定阻塞。除了运行状态，挂起还可以跟其他状态组合

具体Linux操作系统的状态

为了更好的演示，我先写了一个简单程序。

然后编译运行**，运行后查看 stay表状态，此时R+ 就是运行状态(R—running)**

我修改一下程序

然后编译运行它然后再查看，发现已经不是R+而是S+

printf—打印到显示器上，显示器是外设，相对于cpu来说是相当慢的，等显示器就绪cpu就要花费很长时间，所以99%的时间都是在等IO就绪，1%再执行打印代码。此时的状态是睡眠状态【浅度睡眠—可以被终止】且是阻塞状态的一种(S—sleeping)

我们把代码改回原来

kill -19 pid ：停止进程

输入kill -19 23884 停止进程后，再查看此时该进程就暂停状态（T—stopped），停止状态是阻塞状态的一种

kill -18 pid ：继续进程

输入 kill -18 23884 继续进程，再查看该进程就是R，

然后再修改程序

编译再运行，这时候在xshell上输入任何指令都无效，但是能用ctrl+c结束掉的进程称为前台进程！—指运行起来就无法在前端获取命令行解析但能用ctrl+c终止的进程

现在我们重新运行程序，程序是S+，停止后是T，继续后是S

但我现在在命令行输入指令xshell执行了！但不能用ctrl+c去终止了,可以用kill -9 pid杀死进程！—现在是后台进程！

有+号的进程是前台进程，没有即是后台进程！

D（disk sleep）深度睡眠

一天用户要求磁盘往进程A里写入1w条数据，此时内存空间非常拥挤，就算把进程A挂起了也不能解决问题，这时操作系统会把进程A杀掉；而有些进程非常重要，为了防止这样的事情发生就有了D状态，D状态的进程无法被OS杀掉，只能通过断电或者进程自己醒来才能解决！

在高IO的情况下能出现D状态的进程，dd命令可以在短时间内形成非常大的临时文件之后会出现D状态的进程，有兴趣的小伙伴可以试试！

$@和 $^

在Makefile文件中，$@表示依赖关系的左边（冒号的左边）， $^表示依赖关系的右边（冒号的右边）

新建文件myproc.c，

gdb调试，在第8行打断点，然后运行到第8行，此时用ps查看进程，可以看到该进程是t状态，表示该进程正在被追踪，是停止状态的一种（t—trancing stop)

僵尸状态和死亡状态

我们知道，一个进程被创建出来是为了完成用户要求的任务，而进程完成任务的结果如何是由其父进程查看的，因此在进程退出时，不会立即释放该进程对应的资源，而是保存一段时间，让父进程或者操作系统来读取检查，读取后父进程或者操作系统才会回收该进程的所有资源。**回收后该进程就是死亡状态（X—dead）**了。而进程退出到还没被回收的期间的状态就是僵尸状态，也称将死状态(Z—zombie）

僵尸进程

1.僵死状态（Zombies）是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程（使用wait()系统调用）没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程

2.僵死进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。

3.所以，只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取子进程状态，子进程进入Z状态

那么我们可以做个实验证明他，让子进程退出，而父进程不退出也啥也不做。

这时候我写一个脚本让它不断打印进程状态

grep -v 名称表示不显示该进程

这边运行它是这样的

前者是父进程，后者是子进程，在前段时间时子进程还是阻塞状态，后面就变成僵尸状态了！

进程的名称加上了【】且后面跟着< defunct > （失效的）

维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在task_struct(PCB)中，换句话说，Z状态一直不退出，PCB一直都要维护。

并且僵尸进程是要求回收的，不回收会占用内存，造成内存泄露。

孤儿进程

修改代码，让子进程和父进程同时不间断运行

然后杀掉父进程，子进程被编号为1的进程接管，该1号进程就是bash，而bash就是父进程的父进程，**父进程被杀死后，bash进程就接管了子进程，这种失去“爸爸”后被接管的进程就被称为孤儿进程。**且子进程从前台进程变成了后台进程。

进程优先级

优先级是啥？权限是关于能不能的问题，优先级是指先做后做的问题。由于资源匮乏，利用资源的顺序就自然而然的形成了。

而进程的优先级则是指cpu资源分配的先后顺序。优先级高的进程先使用，优先级低的进程后使用，大大改善了系统整体性能。

Linux优先级本质就是进程的pcb里面的一个或多个数字即编号。

创建一个test.c

编译后运行它，通过ps -la查看到test的各项数据

PRI指优先级（priority），而NI指nice值，在Linux下优先级=PRI+NI，数值越小优先级越高。

我们可以看到test的PRI是80，NI是0

修改优先级：输入top进入后按r->输入进程pid->输入nice值 回车

通过top指令修改优先级，由于修改优先级会影响整个系统的运作，所以我们要用sudo top，在命令行输入sudo top进入这样的界面

然后输入r，进入修改优先级，然后输入要修改进程的pid

按enter后输入要修改后的nice值，在这里我修改为-100然后按回车

然后再查看test优先级，可以看到NI为-20，而我修改的值是-100，说明NI的下限值为-20

我在把test的nice值修改为100

可以看到test的NI为19，但是我输入的值为100，说明NI的上限值为19

得出结论NI的范围为【-20，19】，且总是用PRI初始值80去加NI值得出最后的PRI（80-20=60，80+19=99）；对应的PRI范围为【60，99】

由此衍生出另外几个概念

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
并行：	多个进程在多个CPU下分别、同时进行运行
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

操作系统通过时间片轮转的方式，让一个进程在cpu上跑完一定非常短的时间，等到时间片到了，就把进程的临时数据保存到操纵系统中，就换到下一个进程跑，然后等到该进程再次运行时，就从上一次执行进程的地方继续执行。通过这样的方式让一个时间段内多个进程都在运行。就是所谓进程切换。

进程切换

一个cpu内有一套寄存器。当cpu要调度某个进程时，操作系统会把pcb的地址加载到cpu的某个寄存器中，自然而然的进程的地址和代码就能被cpu找到。并且在cpu中，有个叫eip的寄存器会存放下一个要运行的进程的地址。cpu一直都在做取指令，分析指令，执行指令这三件事。

当进程在运行时，会产生非常多的临时数据，这份数据属于当前进程。cpu内部虽然只有一套寄存器硬件，但寄存器里面保存的数据是属于当前进程的**。当进程在切换的时候，要进行进程的上下文（寄存器内的数据）保护（即保存临时数据到操作系统），当进程在恢复运行时，要进行上下文的恢复。**而寄存器是所有进程共享的，寄存器里的数据是每个进程各自私有的！

今天是我阳后第7天，大致症状也差不多消失了，那不得csdn启动。

以上的内容繁杂，这里做个小总结，进程为了满足不同的运行场景就出现了多种进程状态，比如R+,R,S+,S,D,t,Z,X等等状态。还有前台进程，后台进程的区别和特性。还浅谈了僵尸进程，孤儿进程，进程优先级，进程切换等等概念。