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Linux中的进程状态

news 来源：原创 2025/4/29 10:57:44

一、冯诺伊曼体系结构编辑

关于冯诺依曼，必须强调几点：

二、操作系统

1、概念

2、操作系统的作用

3、本质

4、总结

5、系统调用和库函数概念

三、进程

1、基本概念

2、描述进程

3、task_struct

4、查看进程

5、通过系统调用获取进程标示符

6、代码创建子进程

四、进程状态

1、进程状态查看

2、僵尸进程

3、孤儿进程

一、冯诺伊曼体系结构

截至目前，我们所认识的计算机，都是有一个个的硬件组件组成

输入单元：包括键盘, 鼠标，扫描仪, 写板等

中央处理器(CPU)：含有运算器和控制器等

输出单元：显示器，打印机等

关于冯诺依曼，必须强调几点：

这里的存储器指的是内存

不考虑缓存情况，这里的CPU能且只能对内存进行读写，不能访问外设(输入或输出设备) 外设(输入或输出设备)要输入或者输出数据，也只能写入内存或者从内存中读取。

一句话，所有设备都只能直接和内存打交道。

总结：内存是体系结构中的缓存，适配外设和CPU速度不均的问题的。

二、操作系统

1、概念

任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)。笼统的理解，操作系统包括：内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）

其他程序（例如函数库，shell程序等等）

2、操作系统的作用

与硬件交互，管理所有的软硬件资源

为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境

3、本质

对数据的管理

4、总结

描述起来，用struct结构体

组织起来，用链表或其他高效的数据结构

5、系统调用和库函数概念

在开发角度，操作系统对外会表现为一个整体，但是会暴露自己的部分接口，供上层开发使用，这部分由操作系统提供的接口，叫做系统调用。

系统调用在使用上，功能比较基础，对用户的要求相对也比较高，所以，有心的开发者可以对部分系统调用进行适度封装，从而形成库，有了库，就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。

三、进程

1、基本概念

进程=可执行程序+该进程对应的内核数据结构

2、描述进程

进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中，可以理解为进程属性的集合。

课本上称之为PCB（process control block），Linux操作系统下的PCB是: task_struct

3、task_struct

在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct。

task_struct是Linux内核的一种数据结构，它会被装载到RAM(内存)里并且包含着进程的信息。

4、查看进程

[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ ll
total 24
-rw-rw-r-- 1 sunlang3 sunlang3  827 Dec 24 10:47 install.sh
-rw-rw-r-- 1 sunlang3 sunlang3   83 Dec 24 10:51 Makefile
-rwxrwxr-x 1 sunlang3 sunlang3 8408 Dec 24 20:09 process
-rw-rw-r-- 1 sunlang3 sunlang3  530 Dec 24 20:09 process.c
[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ ./process
hello process
hello process
hello process
^C
[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ ps axj | grep 'mytest'
 4013  4181  4180  4013 pts/0     4180 S+    1003   0:00 grep --color=auto mytest
[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ ps ajx | head -1 && ps axj |grep 'mytest' |grep -v grep
 PPID   PID  PGID   SID TTY      TPGID STAT   UID   TIME COMMAND
[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$

5、通过系统调用获取进程标示符

进程id PID

父进程id PPID

[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ vim process1.c
[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ cat process1.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
  printf("pid:%d\n",getpid());
  printf("ppid:%d\n",getppid());
  return 0;
}
[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ gcc -o process1 process1.c
[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ ./process
hello process
hello process
hello process
hello process
hello process
^C
[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ ./process1
pid:7457
ppid:4013

6、代码创建子进程

父进程返回子进程的pid，给子进程返回0

fork有两个返回值

父子进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份（采用写时拷贝）

[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ cat process1.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
  int ret=fork();
  printf("hello proc:%d!,ret:%d\n",getpid(),ret);
  sleep(1);
  return 0;
}
[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ ./process1
hello proc:17676!,ret:17677
hello proc:17677!,ret:0

[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ cat process1.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
  int ret=fork();
  if(ret<0)
  {
    perror("fork");
    return 1;
  }
  else if(ret==0)
  {
    printf("I am child:%d!,ret:%d\n",getpid(),ret);
  }
  else{
    printf("I am father:%d!,ret:%d\n",getpid(),ret);
  }
  sleep(1);
  return 0;
}
[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ gcc -o process1 process1.c
[sunlang3@VM-12-13-centos ~]$ ./process1
I am father:19060!,ret:19061
I am child:19061!,ret:0

子进程执行代码，计算数据，和父进程执行同样的代码，fork之后，父子进程代码共享，而数据各自独立，不同的返回值，让不同的进程执行不同的代码。

四、进程状态

操作系统下的进程状态：

运行状态：只要在运行队列中，代表已准备好，随时可以调度

终止状态：该进程还在，只不过永远不运行了，随时等待被释放

阻塞状态：进程等待某种资源（非CPU），资源没有就绪的时候，进程需要在该资源的等待队列中进行排队，此时进程的代码并没有运行，进程所处的状态就叫作阻塞

挂起状态：短期内不会被调度的进程，操作系统就会把该进程的代码和数据置换到磁盘上

Linux下的进程状态：

/*
*	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 */
};

R运行状态（running）: 并不意味着进程一定在运行中，它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。

S睡眠状态（sleeping): 意味着进程在等待事件完成（这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠

（interruptible sleep））。

D磁盘休眠状态（Disk sleep）有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的进程通常会等待IO的结束。

T停止状态（stopped）：可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。

X死亡状态（dead）：这个状态只是一个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态。