前言

继上一篇文章 进程状态（一）---- 运行，阻塞，挂起 介绍了操作系统都有的三个进程状态，而这篇文章则是将进程状态具象化，谈论具体到 linux 系统中的进程状态都有哪些。

/*
* 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 */
};

1. R 状态

既然要了解某一种状态，那么肯定要先见一见吧。亮出我们的测试 demo

int main()
{
    while(1)
    {
     	cout << "hello, linux! \n";
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

很奇怪的是，按照我们正常的理解，我们明明已经将这个程序运行起来了，这个进程也一直在执行中。但是，查到的状态确实 S+，而并不是 R 状态！

int main()
{
    while(1);
    return 0;
}

而当我们执行这一份代码的时候，就会发现，这个进程运行起来的时候，检测到的状态是 R+ 状态！（这里先解释一下，+ 号的含义是前台运行，而不带 + 号则代表该进程处于后台运行，前台运行可以理解为，如果此刻你不关闭这个进程 或者将进程转为后台工作，在命令行中你是无法执行其它指令的。后台运行类似 ./test &）

所以这种想象是为什么呢？？这个进程明明正在执行，但是却出现了两种截然不同的状态！ ---- 原因就是第一个 demo 里面涉及到了打印操作，那么它就需要访问外设资源，也就是往显示器进行写入。但是，现在的问题就在于，外设不一定一直处于就绪状态，所以对于进程而已，它其实很大概率一直处于一个等待外设资源的状态！而在上一篇文章，我们说了，进程在等待某种外设资源的时候，称为阻塞状态！而当我们把 cout 去掉之后，不再需要进行 IO 操作了，就是纯粹的条件判断，这是 cpu 需要做的工作，所以这个进程就一直处于死循环的判断中，检测到的状态就是 R 状态，即运行状态！

2. S 状态

那在 linux 中什么是 S(睡眠) 状态呢？在介绍 R 状态的时候，误打误撞的发现了一个正常运行的进程，处于 S 状态，但是那个例子还不足生动的解释什么是 S 状态。

int main()
{
    int a;
    cout << "Enter: ";
    cin >> a;
    cout << a << endl;
    return 0;
}

如图，当我进行 scanf 或者 cin 读取键盘数据时，但是我现在就是迟迟不输入，不回车，那么进程此刻就一直处于等待键盘设备资源的状态！而这个状态与介绍 R 状态时的等待外设资源是一样的，只不过上面那个案例，进程一直在运行，给我们的直观感受就是 R 状态，只不过是因为 cpu 与 外设的速度达到的 10^6 量级，这么大的差距下，进程 99.99999% 都是在等待外设资源，只有那 0.0000001% 是在被 cpu 执行（处于 R 状态），而现在这个案例，只不过是干脆将进程卡住了，只要我们不输入，它就会一直处于等待键盘设备资源中，而进程被卡着不被执行，处于等待某种资源状态，在操作系统中，我们称为阻塞状态，而具体到 linux 系统中，这种阻塞状态就是 S 状态！

3. D 状态

在前言部分的 linux 源码中，我们就看到了 S 是 sleep，D 也是 sleep（disk sleep），那这两种都是睡眠状态，有什么区别吗？？ ---- 字面上的区别就是，D 是深度睡眠（也称为磁盘休眠），那么既然有深度睡眠，你也可以将 S 解读为 浅度睡眠。

而上面所展现出来的 S 状态的进程，它们都是可以被唤醒的（只要等待资源就绪了，立马就可以被唤醒），同时它也是可以被 kill -9 杀掉的。既然都是睡眠，D 状态肯定要与 S 状态不同，所以不同点在哪呢？我们讲个故事。。。

假设今天内存中有一个进程，它现在正在尝试往磁盘写入 500M 的数据，所以进程就呼喊了在远处的磁盘 “磁盘，我这有 500M 的数据，你帮我写一下”，磁盘听到进程的呼唤后 “行，你把数据给我吧”，之后磁盘就去找一个足够容量 500M 数据的位置，把数据给进程写入到磁盘中，写完之后再把结果回去反馈给进程（写入成功还是失败）。而磁盘写入，是需要时间的，换句话说，在磁盘写入的过程中，进程是需要等待磁盘的，等磁盘把数据都写完了，然后拿到磁盘的反馈结果之后，再去干其它的工作。所以磁盘在写入的时候，进程就在内存中翘着腿，喝着茶，嘴里还哼着歌。。。

很不巧，现在计算机因为各种原因处于高负载状态，系统进程非常多，系统中的内存资源严重不足了，操作系统正在忙的焦头烂额，正在绞尽脑汁的腾出内存资源，操作系统把所有可以置换的进程都置换了（处于等待队列中的进程，将这些进程所对于的代码和数据换出到磁盘中），内存资源还是处于不足状态，突然间路过看到内存中有一个翘着腿、喝着茶，嘴里还哼着歌的空闲进程！

而此时，操作系统中的内存资源越来越吃紧了，操作系统心理也憋着一股气 “我tm在这累死累活想办法腾出内存资源，你不仅占用我资源，还在这啥都不干，给我gun！”，于是操作系统直接把这个进程杀掉了。而进程被杀掉之后，磁盘写入到一半发现没空间了，于是想回来找到进程，并且将结果反馈给进程。但是，磁盘此刻傻眼了，因为哪还有它要找的那个进程。磁盘心理想着 “so？爱会消失吗？说好的你等我？”，磁盘也不知道怎么办了，因为它只是负责写入数据，它并不知道该如何决策这件事啊。

而面对上述情况，不同的硬件的做法可能都不一样，大部分的硬件都是选择直接丢弃数据。很不幸，这波数据存储着银行上百万条转账记录，价值高达10个亿，于是法官出面了，而众多舆论都直接指向了操作系统，大家都认为是操作系统杀掉了进程才导致的悲剧。

所以操作系统就出面询问了法官 “ 请问用户是不是赋予我管理软硬件资源的权力了？请问我杀掉进程是不是在极端情况下做的？请问我这是不是在履行我自己的义务？我总不能因为这一个进程，导致操作系统奔溃了，最终所有的进程都挂掉了吧？操作系统都挂了，那其它进程的数据还是会丢，那这样损失岂不是更大？”

法官听闻，点了点头（有道理），于是法官就看了一眼磁盘 “数据是你写的，数据也是你丢的, 你有什么想说的吗？”

磁盘顿时抖了个机灵 “法官大人，我只是一个跑腿的啊，人家叫我干嘛，我就干嘛，进程叫我帮它把数据写了，我告诉它在那等我消息，而我回来之后我找不到进程了啊，但是我的工作模式就是这样的，写入失败了，进程又不在了，我怎么知道这些数据我要怎么办呢？如果今天我有罪，那么岂不是所有的磁盘都有罪。”

法官听闻也是点点头（这货说的也有道理），于是法官大家想着，既然操作系统没错，磁盘也没错，那有错的总得是你进程了吧？

进程心理一百只马路过，“我明明是受害者，我都被杀掉了，现在我还有错了？天理不容啊！”

法官听闻陷入了沉思，好像大家说的都没问题。

所以因为可能存在上述情况，于是操作系统在设计的时候，就规定了只要某一个进程当前有写入任务，并且无法一时间得到磁盘的响应，需要进程等待，这个进程不能以浅度睡眠（即 S 状态）存在于操作系统中，需要将其设置为 D 状态，并且规定，任何人（包括操作系统），不得以任何理由杀掉正在处于 D 状态的进程。

所以！当进程处于等待磁盘写入时，此时进程所处的状态为 disk sleep，即 D 状态！

但是你要知道的是，D 状态代表着 高 IO，在系统中哪怕出现一个 D 状态的进程，你的操作系统就已经快要奔溃，而当被用户发现系统中有一个 D 状态的进程，就说明这个状态已经维持了一段时间了，用户的感知级别是 秒为单位的，而慢如磁盘等外设，怎么说也是毫秒，cpu 更是以纳秒为单位，因此如果到了连用户都能察觉的程度，你的系统八九不离十，距离奔溃就只差几个呼吸了。所以一般情况下，就算有 D 状态的进程，维持时间也是很短的。

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由于篇幅过长等问题，linux 中还有关于进程的其它三个状态，分别是 T && t 状态，X 与 Z 状态，还有所谓的僵尸进程，孤儿进程，这些状态之间都有什么不同，在下一篇文章 进程状态（三）----- linux 中具体的进程状态（下） 都会进行一一介绍。

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