Linux环境下的进程状态_linux系统中进程的6种状态-优快云博客

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1 操作系统中的进程状态

在操作系统原理中，通常将进程状态划分为六种，分别是新建态、就绪态、运行态、阻塞态、挂起态和退出态。各种状态之间的切换如下图模型所示。

这里简单解释一下阻塞态、就绪态和挂起态之间的转换。关于阻塞态，当一个处于运行态的进程需要等待事件时，例如等待IO设备，那么该进程将从运行态变为阻塞态。当该进程所等待的事件发生后，例如IO设备被上一个进程使用完成后，那么将该进程从阻塞态转为就绪态，等待CPU调度。关于挂起态，由于处于阻塞态的进程被储存在内存中，当处于阻塞态的进程过多时，由于内存空间不足，需要将内存中的部分进程换出至外存，称为挂起。等到内存空间足够后，再将其换入内存，变为就绪态等待调度。

2 Linux环境下的进程状态

Linux的进程状态自然也是按照操作系统原理中的进程状态模型进行实现，但是具体状态实现有所区别。我们可以使用 ps 命令查看当前Linux系统中的进程状态。

2.1 运行状态(R)

当进程处于运行状态时，该进程需要占用CPU进行计算。以C语言程序执行为例，当系统为一个C语言程序创建进程后，CPU按顺序执行代码的过程中，该进程就处于运行状态。

事实上，当我们使用 ps 命令查看当前系统中的进程信息时，可以看见系统为 ps 命令创建了一个进程，且该进程进行查询时就处于运行状态，因此查询结果中 ps 进程的状态显示为 'R' (running)。

为了进一步测试，可以编写一个简单的C语言测试程序，用于观察进程的运行状态。如下，使用循环让程序保持运行，同时使用 ps 命令查看进程状态，可以看见，左侧窗口中进程持续运行，而右侧窗口中 ps 命令显示该进程的状态为运行状态 'R+'('+' 表示进程在前台运行，此时命令行无法输入和读取其它命令，使用 '&' 可以让进程在后台运行，如：'./test &')。

int main()
{
    int i=0;
    while(1)
        ++i;
    return 0;
}

2.2 睡眠状态(S | D)

Linux的睡眠状态 'S' (sleeping)可以对应到操作系统原理中的阻塞态。当进程处于睡眠状态时，它可能在等待CPU资源或IO资源等。

例如，在进程等待键盘输入时，如C语言的 'scanf' 函数，它便处于睡眠状态。等到键盘输入完成后，该进程理论上处于就绪态，需要等待CPU的调度并运行。下图便是使用C语言中的 'scanf' 函数进行测试的结果。

在这个示例中，我们注意到右侧窗口中 grep 命令也处于 'S' 状态。事实上，右侧窗口中的命令涉及管道操作 ' | ' ，ps 命令的输出会作为 grep 命令的输入。因此 ps 进程运行时，grep 进程正在等待 ps 进程的输入，因此 ps 进程检测到 grep 进程正处于 'S' 状态。

在Linux中还有一种睡眠状态，称为磁盘睡眠状态 'D'，这种状态通常在进程进行磁盘IO的时候出现。例如在进行磁盘写入时，进程会进入 'D' 状态，当进程处于 'D' 状态时，其无法被任何方式杀死。这事实上是操作系统对数据的保护，通常进行磁盘IO时数据量时比较大的，在此过程中进程必须等待IO结束；若在IO结束前杀死该进程，则必然会导致数据丢失。因此，处于 'D' 状态的进程将无法被杀死，直到其进行的磁盘IO结束，转为其他状态。

2.3 暂停状态(T | t)

暂停状态也可以理解为一种阻塞态，但通常不是由于等待某种资源而进入的阻塞状态，而是接收到一些特殊信号，例如其他进程发出的控制信号。当处于暂停状态的进程接再次收到这种特殊信号时，则会解除暂停状态。

例如，在使用 gdb 进行调试时，若给被调试的进程打下断点，gdb 在运行该进程到断点处时，会暂停该进程。此时若使用 ps 命令查看进程状态，可以发现被调试的进程状态为 't'。

2.4 僵尸状态（Z）

僵尸状态 'Z' 是进程进入死亡状态 'X' (即退出态)前的一种状态，一般出现于子进程退出时，需要向父进程返回退出信息，但父进程正在运行或阻塞，无法接收退出信息。在这种情况下，子进程就会保持僵尸状态，直到父进程能够接收其退出信息。

我们可以用一个简单的程序观察进程的僵尸状态。使父进程持续运行，在父进程结束前，子进程被终止，此时子进程就会进入僵尸状态。

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

int main()
{
	pid_t id = fork();
	if(id == 0)
	{
		printf("Son has exitted!\n");
		exit(1);
	}
	else
	{
		while(1)
		{
			printf("Parent is running\n");
			sleep(1);
		}
	}
	return 0;
}