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【linux进程】进程状态僵尸进程孤儿进程

news 来源：原创 2024/9/27 11:14:55

一，linux下的特定进程状态

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)：

R运行状态 (running)
S睡眠状态 (sleeping)
D磁盘休眠状态 (Disk sleep)
T/t停止状态 (stopped)
X死亡状态 (dead)

下面我们来对这几种状态进行介绍与理解：

1. R状态 vs S状态

我们先来看一段代码的对比：

代码1：
在这里插入图片描述

代码2：
在这里插入图片描述

我们不难发现：
休眠状态本质是进程什么都没做，但是明明打印了东西，为什么还是休眠状态呢，而没有打印语句的却是运行状态？

在这里插入图片描述

2. T状态 vs t 状态

T/t 进程让进程暂停，等待被进一步唤醒，那它们两者有什么区别呢？
在这之前，我们先来了解linux系统中信号：

使用指令：kill -l 查看信号

在这里插入图片描述
红色框中是我们最近学习中会涉及的信号。

使用 kill -19 指定进程停止，可以发现进程的状态变成T：
在这里插入图片描述

接着使用kill -18 指定进程继续运行，进程状态有变成S休眠态：
在这里插入图片描述

但是当我们对这个可执行程序进行gdb调试时，再观察它的状态：
程序运行到断点处时，也会进入暂停状态，这种暂停状态为 t。
在这里插入图片描述

结论：
T 是纯粹的暂停状态；
t 是进程被追踪是处在暂停状态(比如调试时)

3. D状态 vs S状态

细心的同学可能已经发现了，这几种状态中有两个很相似的状态:

S被称为浅度睡眠
D被称为深度睡眠

想象一下下面的这种情况:

我们从QQ，微信上下载一个文件，本质上就是将数据拷贝至磁盘，但是目前这个文件很大，需要拷贝很久，但是此时操作系统的内存恰恰不足了，需要干掉一些进程来保证操作系统存活，此时若恰好将正在拷贝到磁盘的进程杀掉了，那么也就是拷贝失败了，如果文件非常的重要，那么操作系统就要背锅了，所以OS创造了D状态：磁盘休眠状态!

结论：
1. S：浅度休眠，浅度睡眠，可以被终止
2. D：深度休眠，为了防止向磁盘写入重要资源时被杀掉而专门创建的一个分类!

二，OS中的进程状态

1. 运行状态

在这里插入图片描述

结论：
所以R状态可以这样理解：R状态不仅是进程在CPU上正在运行，而是进程已经准备好了(就绪)，可以随便被调度了!

个进程一旦持有CPU，会一直运行到这个进程结束吗??

不会!!
因为现在的内核是基于时间片进行轮转调度的。个进程的时间片到了，就会从CPU上剥离下来，又被链到队尾。
(注:这种调度方式不是1inux操作系统内核的方式，是0S教材调度算法的一种)

让多个进程以切换的方式进行调度，在一个时间段内同时得以推进代码，就叫做并发。

如果有两个CPU，就会维护两个运行队列，
一个进程在被一个CPU调度时，也可以同时
也被另一个CPU调度。任何时刻，都同时有多个进程在真的同时运行，我们叫做并行。

2. 阻塞状态

问题:
1. 使用scanf时，如果不对键盘进行输入，此时进程处于什么状态? 为什么会处于这个状态? scanf在等待什么资源呢?
2. 0S要对所有硬件进行管理，如何管理?

下面我们来解决这几个问题：
1. 阻塞状态在linux系统中，对应的是S/D状态:
在这里插入图片描述

2.下图是OS对硬件和进程的管理示意图：
在这里插入图片描述

结论：
1.不是只有cpu才有运行队列哦，各种设备也有自己的wait queue!
而OS对硬件的管理形式，也类似于对进程的管理，也有对应的结构体，也使用链表的形式将其链在一起。
2.一旦把进程从运行队列中断链，放到设备的等待队列里，该进程就绝对不会被调度了。把这种状态的进程就叫做阻塞进程!
3.阻塞和运行的状态变化，往往伴随着pcb被链入不同的队列中!
入队列的不是进程的什么代码和数据而是进程的task struct。

3. 挂起状态

0S当前的内存很吃紧时，假设一个进程处于阻塞状态，意味着当前不会被调度了，0S就会该进程的代码和数唤出到磁盘中的swap分区，原来那块空间就腾出来了：
在这里插入图片描述
1. 但是此时这个进程还是存在的，把这种状态叫做挂起状态/阻塞挂起状态。
如果设备已经等待就绪了，这个进程被挂到运行队列之前，会重新把代码和数据唤入回来。
2. 挂起状态往往和其他状态组合，比如阻塞挂起，就绪挂起…
3. 挂起的主要目的就是解决内存的燃眉之急，更加合理的利用内存资源但是频繁的挂起会导致效率问题，所以挂起是以效率换空间的做法!

三，僵尸进程和孤儿进程

1. 僵尸状态和僵尸进程

1. linux中子进程在退出时，要把自己的退出信息保留在pcb结构体中，如果没有父进程读取这个进程的退出信息，那这个子进程就一直不释放，代码和数据会被释放掉，但是pcb结构体会一直存在。
2. 直到将来对子进程进行等待(wait)，如果不等待，则这个子进程就会处于僵尸状态(Z状态)，如果父进程读取了/等待了，这个子进程才会变成 X状态，进而全部回收释放。
3. 处于 Z状态的进程也称为僵尸进程。
4. 如果一直不回收释放，就会导致内存泄漏问题!!
5. 进程处于Z状态，无法被ki11掉，没有意义了。