进程生命周期

原创于 2025-05-30 09:43:14 发布 · 430 阅读

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#linux kernel #进程调度 #进程生命周期

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进程生命周期

Linux是多任务操作系统，系统中的每个进程能够分时复用CPU时间片，通过有效的进程调度策略实现多任务并行执行。进程在被CPU调度运行，等待CPU资源分配以及等待外部事件时会处于不同的状态。进程状态如下：

创建状态：创建新进程；
就绪状态：进程获取可以运作所有资源及准备相关条件；
执行状态：进程正在CPU中执行操作；
阻塞状态：进程因等待某些资源而被跳出CPU；
终止状态：进程消亡；

[新建] → [就绪] ↔ [运行] → [终止]
           ↑       ↓
           └── [阻塞] ←─┘

linux内核中进程状态

内核进程状态定义如下。

/* Used in tsk->state: */
#define TASK_RUNNING			0x0000 // 运行或就绪
#define TASK_INTERRUPTIBLE		0x0001 // 可中断睡眠，也叫轻度睡眠，可被信号或资源就绪唤醒
#define TASK_UNINTERRUPTIBLE		0x0002 // 深度睡眠，仅由资源就绪唤醒（不可被信号中断）
#define TASK_KILLABLE           (TASK_WAKEKILL | TASK_UNINTERRUPTIBLE) // 0x0102，中度睡眠，能被kill信号打断
#define __TASK_STOPPED			0x0004
#define __TASK_TRACED			0x0008
/* Used in tsk->exit_state: */
#define EXIT_DEAD			0x0010 // 进程完全终止（资源已回收）
#define EXIT_ZOMBIE			0x0020 // 进程已终止，但父进程未回收其资源（wait() 未调用）
#define EXIT_TRACE			(EXIT_ZOMBIE | EXIT_DEAD)

进程状态查询方法

**ps**/**top**
**cat /proc/<PID>/status**

`ps`/`top` 显示的进程状态

符号	`<font style="color:rgb(64, 64, 64);background-color:rgb(236, 236, 236);">ps</font>`/`<font style="color:rgb(64, 64, 64);background-color:rgb(236, 236, 236);">top</font>`状态	对应内核状态	场景描述
R	Running	`<font style="color:rgb(64, 64, 64);background-color:rgb(236, 236, 236);">TASK_RUNNING</font>`	进程正在运行或就绪（等待CPU调度）。
S	Sleeping	`<font style="color:rgb(64, 64, 64);background-color:rgb(236, 236, 236);">TASK_INTERRUPTIBLE</font>`	可中断睡眠
D	Uninterruptible	`<font style="color:rgb(64, 64, 64);background-color:rgb(236, 236, 236);">TASK_UNINTERRUPTIBLE</font>`	不可中断睡眠
T	Stopped	`<font style="color:rgb(64, 64, 64);background-color:rgb(236, 236, 236);">__TASK_STOPPED</font>`	进程被暂停（如收到`<font style="color:rgb(64, 64, 64);background-color:rgb(236, 236, 236);">SIGSTOP</font>`、`<font style="color:rgb(64, 64, 64);background-color:rgb(236, 236, 236);">SIGTSTP</font>`信号）。
t	Traced	`<font style="color:rgb(64, 64, 64);background-color:rgb(236, 236, 236);">__TASK_TRACED</font>`	进程被调试器（如gdb）追踪（通常在断点处暂停）。
Z	Zombie	`<font style="color:rgb(64, 64, 64);background-color:rgb(236, 236, 236);">EXIT_ZOMBIE</font>`	僵尸进程（已终止但父进程未回收资源）。
X	Dead	`<font style="color:rgb(64, 64, 64);background-color:rgb(236, 236, 236);">EXIT_DEAD</font>` （极少在`<font style="color:rgb(64, 64, 64);background-color:rgb(236, 236, 236);">ps</font>`中看到）	进程完全终止（资源已回收，通常瞬间状态）。
I	Idle	（内核线程的特殊标记）	内核空闲线程。

僵尸进程

进程已终止执行，但其父进程尚未调用 **wait()** 系统调用来回收它的资源（主要是退出状态信息）。这样的进程称为僵尸进程。

进程状态为 Z（Zombie）。

进程已经执行完成，但是没有释放pid，task_struct等资源。

系统pid资源是有限的，大量僵尸进程会耗尽系统pid。

下面是僵尸进程测试代码。

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

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0) {
        printf("子进程退出\n");
        exit(0);  // 子进程终止
    } else {
        sleep(60);  // 父进程没有调用 wait()
    }

    return 0;
}

结果如下。

root@VM:~$ ps aux | grep zom
root    10106  0.0  0.0   2364   576 pts/4    S+   17:20   0:00 ./zombie_process_test
root    10107  0.0  0.0      0     0 pts/4    Z+   17:20   0:00 [zombie_process_] <defunct>

孤儿进程

进程的父进程已经提前退出，而该进程仍然在运行。这种进程称为孤儿进程。

孤儿进程执行完后会被init进程回收。一般不会产生危害。

下面是孤儿进城的测试代码。

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

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0) {
        sleep(60); // 子进程继续运行
        printf("我是子进程，父进程已经退出\n");
    } else {
        printf("父进程退出\n");
        exit(0); // 父进程终止
    }

    return 0;
}