linux——进程状态

本文详细介绍了进程的六种状态:就绪、执行、睡眠/挂起、暂停、僵尸和死亡。重点讨论了僵尸进程和孤儿进程的特点,僵尸进程在父进程未收集其退出信息前保持存在,孤儿进程则由init进程接管。此外,还阐述了各种状态之间的转换情况。


前言

本文记录的是进程的就绪态、执行态、睡眠态/挂起态、暂停态、僵尸态、死亡态


一、图示

在这里插入图片描述

二、僵尸进程和孤儿进程

僵尸进程:
子进程结束后,它并没有真正“死”去,尸体仍然存在,子进程的“死亡”信息存放在一个结构体中,只有等父进程用wait函数才能子进程“收尸”,这时候,子进程才是真正死亡。

孤儿进程:
父进程结束后,子进程会跟随祖父进程(init进程),由init进程收养。


总结

就绪态:
当程序被用户执行/其父进程调用fork成功常见一个进程则进入就绪状态
就绪状态并不代表正在运行,必须被CPU执行才称为运行态
就绪态实质是实在一个队列中按照优先级排队等待

运行态:
进程从就绪状态被 sched( )被称(调度器)选中进入CPU 并逐条处理他的指令
在运行态下如果时间片被耗光则该进程会回到就绪态的队列末尾中重新排队等待
如果被更高优先级的进程抢占时间,则进程回到就绪态的队列头部进行等待
在运行态中如果由于某个资源暂时不可获得将会进入挂起/睡眠状态

睡眠/挂起:
由于某个资源暂时不可获得
用户使用seelp函数
TASK_INTERRUPIBLE 或者 TASK_UNINTERRUPIBLE
TASK_INTERRUPIBLE 浅睡眠, 进程在该状态下可以别信号唤醒(比如等待某个文件的资源, 当资源可获得的时候将会产生一个信号把你唤醒)
TASK_UNINTERRUPIBLE 与某些硬件相关, 深度睡眠, 在睡眠过程中不会响应信号

暂停态:
当进程收到 SIGSTOP 或者 SIGTSTP 之一则会从运行态变为暂停态
在该状态下不参与系统的任何调度
一直要等到 SIGCONT 才会重新参与系统进程调度

僵尸态:
当进程退出(主函数遇到renturn / 调用exit … 等) 情况下进程退出,进入到僵尸状态
僵尸状态下的尸体中存放退出的各种状态以及信息,比如是否真否正常退出,退出值 / 异常退出, 退出原
因 / 信号杀死 , 信号的值是多少等信息
等待父进程来查看子进程的尸体,获取其中的数据
当父进程成功获取到子进程的退出信息后,则会把该僵尸设置为退出状态(真正走向死亡)

死亡态
应该由父进程调用wait( ) / waitpid( )来查看孩子的“死亡信息” , 从而把该进程的状态设置为死亡状态
如果父进程事前挂掉了,那么该进程由祖父进程(INIT)来接受并处理他的尸体

### 操作系统中进程与线程的概念 #### 进程 (Process) 进程是操作系统结构的基础,表示程序的一次执行过程。每个进程都有独立的代码和数据空间(指令、栈、堆),具有分配资源的功能单位。进程由文本区(即代码)、数据区以及用户堆栈组成,并且拥有自己的地址空间[^1]。 ```c // 创建新进程的例子 pid_t pid; pid = fork(); // Unix/Linux创建子进程的方式 if (pid < 0){ printf("error in fork!"); } else if(pid == 0){ printf("I am child process"); } else { wait(NULL); // 父进程等待子进程结束 } ``` #### 线程 (Thread) 线程有时被称为轻量级进程(Lightweight Process),同一进程内的多个线程共享该进程中大部分的数据和状态信息,如文件描述符、信号处理设置等;但是它们各自有自己的调用栈(call stack) 和寄存器集合(registers set)[^2]。 ```java class MyThread extends Thread{ public void run(){ System.out.println("This is a thread."); } } public class Main { public static void main(String[] args) { new MyThread().start(); } } ``` ### 进程与线程的主要区别 - **定义不同** - 进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集上的一次运行活动,而线程则是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位[^3]。 - **开销方面** - 启动一个新的进程所需的时间较长,因为这涉及到加载新的环境并初始化所有的上下文。相比之下,启动一个新线程则要快得多,因为它只需要复制父线程的一些属性即可完成创建工作[^4]。 - **资源共享** - 不同进程之间无法直接访问对方的内存区域,如果需要交换数据,则必须通过特定机制实现跨进程通讯(IPC) 。然而,在同一个进程下的各个线程间可以直接读写彼此所在的全局变量或静态方法中的局部变量,因此更容易进行协作工作。 - **通信方式** - 对于多进程而言,通常采用消息队列(message queue), 套接字(socket pair) 或者管道(pipe)等方式来进行相互通信;而对于属于同一进程的不同线程来说,由于它们都处于相同的地址空间内,故可通过共享存储器(shared memory segment)来高效传递信息。 - **调度粒度** - 在现代操作系统里,实际被调度的对象往往是线程而非整个进程——尽管后者确实包含了前者所需的全部资源和支持条件。
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