【linux进程(三)】进程有哪些状态?--Linux下常见的三种进程状态

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Linux进程

[1. 前言](#1. 前言)
[2. 操作系统中进程的运行状态](#2. 操作系统中进程的运行状态)
[3. 操作系统中进程的阻塞状态](#3. 操作系统中进程的阻塞状态)
[4. 操作系统中进程的挂起状态](#4. 操作系统中进程的挂起状态)
[5. Linux下特定的进程状态](#5. Linux下特定的进程状态)
[6. 前台进程和后台进程的区别](#6. 前台进程和后台进程的区别)
[7. 休眠状态和磁盘休眠状态](#7. 休眠状态和磁盘休眠状态)
[8. 总结以及拓展](#8. 总结以及拓展)

1. 前言

很明显,进程状态的本质就是进程

PCB结构体中的一个变量,它可能

是用宏定义来实现的,也可能是其他方式

cpp 复制代码

#define NEW 1
#define RUNNING 2
#define BLOCK 3
strcut PCB
{
	...其他信息
	int state;//进程状态
}
if(PCB->state==NEW)
{将进程放入运行队列}
else if(PCB->state==BLOCK)
{将进程放入阻塞队列}
......

本章重点:

本篇文章着重讲究操作系统中的
三种进程状态:运行状态,阻塞状态
和挂起状态.并且讲解Linux操作系统
中具体的进程状态,其中R状态(运行状态)
和S状态(睡眠状态)最常见!

Linux中常见的六种状态:

还有一种状态就是z状态(僵尸状态)

2. 操作系统中进程的运行状态

现在我们使用的电脑,手机有四核的
有八核,十二核的,也就是有多个CPU
然而不管有多少个CPU,每一个CPU
都有一个对应的运行队列,CPU会去
此队列中寻找数据来做处理

只要一个进程在运行队列中,它就是运行状态

不管一个进程是否正在被处理,只要它在

运行队列中,那么它就是处于运行状态!

3. 操作系统中进程的阻塞状态

我先来描述一下进程会阻塞的情况:

当CPU处理一个PCB时,我们写的
代码中或多或少会去访问操作系统
里的某些资源,比如:磁盘,键盘,网卡

最简单的例子,当代码出现scanf

或者cin时,系统会等待用户输入,只要
不输入,要访问的资源就没有就绪

此时代码就无法运行!

此时进程就处于阻塞状态了吗?

对!但是不完全对!
我想给大家阐述的更细致一点

我们知道,系统中的硬件是通过
管理硬件数据来间接被操作系统
管理起来的,所以操作系统是很清楚
硬件现在是否具备访问条件,那么
操作系统是怎样知道的呢?
其实每一个设备的结构体中,都有
变量:PCB* wait_queue,也就是
等待队列,请看下图仔细分析:

将一个进程从运行队列移动至设备
的等待队列中,再将状态改为阻塞
此时这个进程就处于阻塞状态

每个CPU或是设备都有自己的队列
进程状态变化的本质就是:

更改PCB中status的整数变量

将PCB链接到不同的队列中!

4. 操作系统中进程的挂起状态

想象一下以下情况

如果现在有很多进程被阻塞(不同设备)
注定了这些进程在它所等待的资源没有
就绪的时候,该进程是无法被调度的,如果
此时,恰好操作系统的内存资源已经严重不足
那么现在应该这样做才能拯救操作系统呢?

答案是,因为此时进程处于阻塞
状态,并且内存已严重不足,所以
OS会将PCB对应的数据和代码
弄到磁盘,为内存腾出一部分空间
此时,进程就被挂起了!

cpp 复制代码

注意,将内存数据换到外设上
这一操作是针对所有阻塞进程的
不用担心与外设频繁交互会降低
操作系统的效率,因为此时要关心
的是操作系统还能不能存活下去!

cpp 复制代码

注意,swap分区是磁盘中真实存在的
它的大小往往是很小的,这个部分专门
用于内存严重不足时和内存进行交互
并且当内存情况缓解后,曾经被置换
出去的代码和数据又会重新加载进来!

5. Linux下特定的进程状态

先来看看我在库中找的状态的定义:

今天的主角是R和S状态

先来写一段程序来看看效果:

cpp 复制代码

#include <stdio.h>    
#include <unistd.h>    
int main()    
{    
    while(1)    
    {    
        sleep(1);    
        printf("hello hdu\n");    
    }                                                                                                                                                                   
    return 0;    
}

运行此程序后查看进程状态:

按照常理来说,一个正在运行的程序

应该是处于R状态的,但是这个程序

为什么处于S状态呢(+号先不管,后面会讲)

这是因为循环打印时,IO输出是很慢的
打印字符会和外设屏幕交互,所以大
部分时间进程都处于阻塞状态,可能
只有百分之1的时间在打印,所以查看
进程状态时,大部分都是S状态,只有很少
一部分是R状态但是如果while(1)中
什么代码都没有,则程序一直处于R状态

6. 前台进程和后台进程的区别

我先给出概念再来解释:

前台进程:运行时无法使用bash外壳的指令
并且可以被CTRL C强制终止掉
后台进程:运行时可输入指令,不能被CTRL C掉
只能使用kill指令来杀掉进程.

将程序变成后台程序:

运行进程时加上: &
如: ./mybin &

先来对比观察一下前后台进程:

前台进程和后台进程区别

7. 休眠状态和磁盘休眠状态

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!

所以我们得出一个重要的结论:

S(sleeping):浅度休眠,浅度睡眠,可以被终止
D(disk sleep):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!

8. 总结以及拓展

了解Linux中进程的分类可以更进一步

的了解进程在操作系统中的运行关系

所以进程状态是学习进程中必不可少的

一课!我们和进程的故事还远远没有结束!

拓展阅读:什么是僵尸进程?

什么是僵尸进程