【Linux进程】进程状态（运行阻塞挂起）

news2024/9/21 14:52:15

前言

1. 进程状态

2. 运行状态

3. 阻塞状态

4. 挂起状态

5. Linux中具体的状态

总结

前言

在Linux操作系统中，进程状态非常重要，它可以帮助我们了解进程在系统中的运行情况，从而更好地管理和优化系统资源，在Linux系统中，进程可以处于不同的状态，本文我们来聊一聊运行、阻塞、挂起这几状态；

在这里插入图片描述

1. 进程状态

在许多教材以及资料当中有许多对进程状态的总结与描述，资料不同它们的描述也各有略同，但总都是一些概念，Linux进程状态具体是什么？本文我们将从底层出发，聊一聊运行、阻塞、挂起这几状态；

温馨提示：如果在本文中某些名称或者内容不太了解，可以先阅读这篇文章：

Linux进程的理解

2. 运行状态

从计算机硬件出发，我们写的代码生成可执行文件都被存储在磁盘当中，想要让程序运行就必须将程序加载到内存当中；

每一个程序（进程）都会有一个属于自己的PCB，通过PCB来进行排队，等待CPU的调度；

为了便于调度管理，操作系统会在内存当中维护一个叫运行队列的结构，所有就绪状态的进程的PCB会被加入到这个队列当中；

CPU在调度执行时就会通过这个运行队列拿到进程的PCB，进而调度执行该进程；

只要进程在这个运行队列当中，它的状态就是运行状态；每个CPU在系统中都会维护一个运行队列；

3. 阻塞状态

了解完运行状态，我们再来聊一聊阻塞状态，阻塞状态是建立在进程被调度执行的基础上；

在CPU执行一个进程时，都可能会或多或少的去访问系统的某些资源，比如：我们使用的scanf，在执行时需要调用键盘（本质就是从键盘中读取数据）；

我们不输入，键盘的数据就是没有就绪（进程需要访问的数据没有就绪），此时进程无法继续执行，需要等待数据；

状态又是如何转变的呢？

操作系统和驱动程序它们对硬件进行管理，每个硬件都会有一个属于自己的结构描述，通过指针链接，操作系统通过链表（dev_list)达到对硬件设施的管理；

当进程正在等待某个硬件的资源时，把进程的PCB加入到硬件设备结构描述的等待队列当中，并把PBC的状态设置为阻塞状态；当PCB在这个等待队列中等待数据资源时，这个状态就叫做阻塞状态；

系统资源等待结束之后，操作系统会再次将等待队列中的PCB移入到运行队列当中，并把状态修改为运行状态，等待CPU的执行调度；

4. 挂起状态

了解完阻塞状态，我们来聊一聊挂起状态；挂起全称：阻塞挂起；

挂起是基于阻塞的一种状态；

进程处于阻塞状态时，并且内存不足的情况下就会出现；

针对于这种情况，操作系统会将阻塞进程的代码和数据置换到外设，此时该进程的状态就被称为挂起状态；

阻塞进程的代码和数据一般会存放在磁盘的swap分区，当进程被操作系统调度时，被置换到外设的代码和数据又会重新加载到内存；

拓展补充

一般情况下，swap分区的大小不会太大，大概等于内存的大小，过大的swap分区会导致操作系统过于依赖swap分区，导致效率变低；

5. Linux中具体的状态

说了这么多理论，那么在Linux中进程的状态又是怎样的？

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 */
};

这是Linux内核源码对进程状态的定义；它其实并没有像阻塞挂起这样的状态；

我们也可以写一个程序来测试一下：

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

int main()
{
    while(1)
    { 
        printf("hello world! \n");
    }
    return 0;
}

在Linux环境下编译运行，然后使用监控进行观察：

while :; do ps ajx | head -1 && ps ajx | grep myprocess | grep -v grep; sleep 1; done
//myprocess是可执行文件的名称

观察到的情况分为两种，大多数是S+，极少数是R+：

主要是因为调用的printf，在输出时需要调用显示器，大多数的时间都是在等待显示器；我们也可以写一个空的死循环执行来观察；

R状态我们都知道是运行状态，S状态是什么？

S（sleeping）休眠状态，这里的睡眠是浅度睡眠，可以对发送的信号做出响应；

这里的 “+” 号是什么意思？

进程被分为前台进程和后台进程，带+号就表示是前台进程；

前台进程：正常使用 ./可执行程序，这种执行方式运行起来就是前台进程，前台进程运行时，无论我们怎么输入指令都无法被执行（Ctrl +c可终止进程）
后台进程：./ 可执行程序 & 这种执行方式运行起来就是后台进程，后台进程运行时，我们输入的指令依然可以执行（Ctrl +c 无法终止进程，使用kill + 9 +进程pid 杀死进程）

这里的S状态其实就是上述阻塞状态；

D状态

D（disk sleep）也是休眠状态，它是深度休眠，专门针对磁盘设计的；