【进程概念】Linux进程状态 | 僵尸进程

Linux中的进程状态

R运行状态&S休眠状态

T/t停止状态stopped(tracing stop)

D磁盘休眠状态Disk sleep

X死亡状态dead&Z僵尸状态zombie

僵尸进程

僵尸进程的理解

演示僵尸进程

僵尸进程的危害

孤儿进程

孤儿进程的理解

演示孤儿进程

进程状态的查看

本篇主要介绍task_struct中进程的状态，具体介绍Linux中进程状态，一个状态一个状态细谈。

Linux中的进程状态

为了弄明白正在运行的进程是什么意思，我们需要知道进程的不同状态。一个进程可以有几个状态（在Linux内核里，进程有时候也叫做任务）。
每个进程都有自己的进程状态
进程状态在task_struct内部的一个属性 int status
OS更改一个进程状态，只是更改进程的task_struct 的状态属性，只是一个标志位用来表明进程的状态，经此而已。

Linux操作系统本身的对状态的定义有以下：

R运行状态（running）: 并不意味着进程一定在运行中，它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。
S睡眠状态（sleeping) 意味着进程在等待事件完成（这里的睡眠有时候叫做可中断睡眠（interruptible sleep））。
D磁盘休眠状态（Disk sleep）有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的进程通常会等待IO的结束。
T停止状态（stopped）：可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。
X死亡状态（dead）：这个状态只是个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态。

下面的状态在kernel源代码里定义：
/*
* 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运行状态&S休眠状态

R运行状态（running）: 并不意味着进程一定在运行中，它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。

S睡眠状态（sleeping) 意味着进程在等待事件完成（这里的睡眠有时候叫做可中断睡眠（interruptible sleep））。

运行下列程序，我们发现，为什么printf打印显示的时候存在休眠状态，既有S+也有R+这个状态，这是怎么一回事呢❓

我们把下面需要显示器打印的代码全部注释掉，只保留循环，全是S+，这又是为什么呢❓

//既有S+/R+ 
 1 #include<stdio.h>
  2 #include <sys/types.h>
  3 #include <unistd.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7     while(1)
  8     {
  9         printf("I am a process,pid:%d\n",getpid());  
 10     }
 11     return 0;
 12 } 



//只有R+
  1 #include<stdio.h>
  2 #include <sys/types.h>
  3 #include <unistd.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7     while(1)
  8     {
  9        // printf("I am a process,pid:%d\n",getpid());
 10     }                          
 11     return 0;                  
 12 }

解释：

printf的本质是向显示器终端打印。
根据冯诺依曼体系结构，打印的代码需要先写到内存再刷新到外设。
程序是从CPU写入内存，由内存刷新到外设，CPU的运算速度比外设快很多，外设设备是不能保证每次都准备就绪。
综上所述，进程就存在等待外设准备就绪，此刻进程的状态就是浅度睡眠的状态S。
如果外设设备准备好了，进程可以向显示器打印数据，此刻进程的状态就是运行R。
所以，当打印代码被注销，不需要访问外设设备，此刻进程的状态一直都是R。

进程被调度的时候需要访问显示器资源，进程的信息往显示器上打印的时间相较于 CPU运行慢很多，所以进程大部分时间都在等待外设资源准备就绪，此时进程的状态就是S。只有真正执行打印打代码的时候，进程的状态此时R。

S在前台，S+在后台跑（前台/后台，后面谈）
S状态，休眠状态，处于进程等待的状态。
S是可中断睡眠：进程处于休眠状态，但是依旧可以随时被外部信息打断。

T/t停止状态stopped(tracing stop)

T停止状态（stopped）：可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。

T/t：让进程暂停，等待进一步被唤醒。

关于进程中的信号（先应用，后面理解）

用一个kill进程去控制目标进程的是否暂停状态
查看信息kill -l
kill命令可以向指定进程发信号
kill -9 进程pid杀死进程
kill -19 pid暂停进程
kill -18 pid唤醒进程
注意：暂停一个进程并且再次唤醒它，它自动被切换到后台。
Linux中Ctrl+c是中断进程，kill是终止进程。（ctrl+C和kill❓❓)

进程是T/T+表示纯粹暂停状态
gdb调试代码打断点的时候t/t+表示进程被追踪，进程暂停的状态
两种进程的相互切换时因为遇到了断点，进程就被暂停了

【kill -9】

【kill -19 & kill -18】

【调试gdb】

D磁盘休眠状态Disk sleep

D磁盘休眠状态（Disk sleep）有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的进程通常会等待IO的结束。

LinuxOS存在一种特有的权力：当内存严重不足的时候，杀掉进程来释放空间
以下情况的发生根本原因是：OS杀死进程是毫无类型的杀死，哪怕是正在写入关键数据的进程。正在写入关键数据的进程是不能被杀死的。
防止下面情况：凡是进程都需要数据IO
若进程在等待【磁盘】资源，需要将自己的状态设置为D状态。（不可中断睡眠）

D状态时系统里特有的一种进程状态。是OS对磁盘的单独状态。
D状态是不可被杀，不可中断，深度睡眠。
D状态的存在的目的：保证进程IO的时候，等待磁盘资源时不能被杀。
S状态时浅度睡眠。
消除D状态有2中方法

进程自己醒来（磁盘写入完成）
重启断电

数据IO&进程IO（后面讲）

X死亡状态dead&Z僵尸状态zombie

X死亡状态（dead）：这个状态只是个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态。

Z僵尸状态（zombie )：和下面的僵尸进程有关。OS很难查到所以就不做演示了。

👇👇和僵尸进程一起理解

僵尸进程

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,后面讲）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。
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。
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
ptrace系统调用追踪进程运行Ptrace 详解 - tangr206 - 博客园 (cnblogs.com)

僵尸进程的理解

子进程退出不是默默无闻退出的，而是将自己的退出信息保存在自己的PCB中。
进程退出之后，进程的代码和数据会被释放，但是进程的PCB一直不会释放。
若有人读取了进程的退出代码（有人对进程进行了"等待"，后面谈），则进程的PCB才会被释放。由Z☞X
若一直进程的PCB的退出信息没有被读取则一直不会被释放，一直处于"僵尸状态"Z
父进程读取/等待子进程PCB的退出信息
释放PCB还是由OS来实现（一瞬间的事情）

所以综上所述：进程退出时不会立即全部被释放（数据/代码会 PCB内核数据结构不会）处于Z僵尸状态。子进程已经运行完毕，但仍需要维持自己的退出信息，在自己的进程的task_struct会记录自己的退出信息，未来让父进程去读取/等待。（❓怎么读取等待接口后面讲）

演示僵尸进程

父进程持续循环
子进程循环几次结束
此时子进程就是僵尸进程，处于僵尸状态Z

12151 12152 12151 13529 pts/1    12151 Z+    1000   0:00 [testStatus] <defunct>
//僵尸进程

  1 #include<stdio.h>
  2 #include <sys/types.h>
  3 #include <unistd.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7     pid_t id=fork();//创建父子进程
  8     if(id == 0)
  9     {
 10         //child
 11         int cnt=7;
 12         while(cnt--)
 13         {
 14            printf("I am child process,cnt:%d,pid:%d\n",cnt,getpid());
 15            sleep(1);
 16         }
 17     }
 18     else//id>0
 19     {                                                                   
 20         //parent
 21         while(1)
 22         {
 23             printf("I am parent process,pid:%d\n",getpid());
 24             sleep(1);
            }
        }
 27     return 0;
 28 }

僵尸进程的危害

进程的退出状态必须被维持下去，因为他要告诉关心它的进程（父进程），你交给我的任务，我办的怎么样了。可父进程如果一直不读取，那子进程就一直处于Z状态？是的！
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task_struct(PCB)中，换句话说，Z状态一直不退出，PCB一直都要维护？是的！
一个父进程创建了很多子进程，就是不回收，是不是就会造成内存资源的浪费？是的！
因为数据结构对象本身就要占用内存，想想C中定义一个结构体变量（对象），是要在内存的某个位置进行开辟空间！内存泄漏?是的！
如何避免？后面讲