【Linux】进程状态

首先进程不是一直在运行的，就算是将进程放到CPU上也不会一直在运行（有时间片的影响）。
cpp 复制代码
  1 #include<stdio.h>
  2 int main()
  3 {
  4     int a = 0;
  5     scanf("%d",&a);
  6     printf("%d",a);
  7     return 0;
  8 }    
比如运行上述代码时：

此时就会卡住，因为有scanf函数的存在，这个进程就需要等待键盘资源。
只要进程在排队，那一定是在等待某种"资源"，并且只要是在排队，那一定是进程的task_struct进行排队。

1、孤儿僵尸2:41:50讲解如何通过结构体的某一个成员的地址找到结构体的地址

一个task_struct可以被连入多种数据结构中，这是如何办到的？

实际是将某种数据结构的对象作为task_struct的成员变量，然后链接的时候，是链在这个对象上面，然后通过这个对象的地址和偏移量就可以找到task_struct结构体的地址：

对象变量地址 = 结构体地址 + 偏移量

二、进程状态

1、状态是什么？

在很多教材中对进程状态的表示一般是：运行、阻塞、挂起。

实际上进程状态其实就是一个整型变量，并且是在task_struct中的一个整型变量

2、状态决定了什么？

状态决定了进程的后续动作：Linux中可能会存在多个进程都要根据它的状态执行后续动作（比如进程排队）。

3、运行状态

每个CPU都有一个对应的运行队列。处于该运行队列中的进程都在等待CPU调度，此时进程的状态就是运行状态

4、阻塞状态

比如在上述的例子中：
cpp 复制代码
  1 #include<stdio.h>
  2 int main()
  3 {
  4     int a = 0;
  5     scanf("%d",&a);
  6     printf("%d",a);
  7     return 0;
  8 }     
当运行到scanf语句的时候，该进程就需要等待键盘的资源，此时进程的状态就由运行状态转换为阻塞状态。

当我们的进程在进行等待软硬件资源（比如上述等待键盘资源）的时候，资源如果没有就绪。进程的task_struct只能做两件事：

（1）、将自己设置为阻塞状态；

（2）、将自己的PCB连入等待的资源提供的等待队列中（比如上述进程会连入键盘的等待队列中）；

每个设备都有一个自己的等待队列（例如键盘），其次CPU也属于设备，它有一个运行队列。进程状态的变化，引起的是PCB会被操作系统变迁到不同的设备的等待队列中。

问题：硬件的就绪状态只有谁最清楚？

操作系最清楚，因为操作系统是软硬件的管理者。

5、挂起状态

挂起状态有个前提：此时计算机资源已经比较吃紧了。

通俗来讲，当一个进程阻塞了，如果此时计算机的内存特别的吃紧，那么就会将该进程的代码和数据拷贝到外设磁盘，然后把内存中的数据释放掉（这个过程叫唤出，但注意内存中释放的是代码和数据，不会释放该进程的PCB，因为PCB要进行管理），此时进程的状态就是挂起状态（也叫阻塞挂起），在内存需要的时候，又将代码和数据从外设磁盘拷贝到内存（这个过程叫唤入）。

注意事项：

三、具体介绍Linux中的进程状态

这是Linux内核源码内容：

下面依次介绍

1、R状态

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。

通过代码查看R状态：

cpp 复制代码
 //通过代码查看R状态
  6     while(1)
  7     {
  8         printf("i am a process\n");
  9         sleep(1);
 10     }
运行这段代码：

通过指令查看进程信息：
cpp 复制代码
ps ajx | head -1 && ps ajx | grep myprocess 
STAT一栏就表示进程的状态，但我们已经运行了该程序，为什么还是S+（睡眠）状态呐？

如下：

此时如果我们把多余的代码全部注释，只剩下一个while循环，此时就不访问任何外设，所以看到状态就为R

2、前台进程和后台进程

（1）、前台进程：在上面我们看到状态的后面都有一个 + 号，如R+

这代表此时这个进程叫前台进程，前台进程与用户直接交互，会占用当前终端，在它运行期间，用户无法在同一终端输入其他命令（如pwd），直到该进程结束。

前台进程可以通过键盘输入（如Ctrl+C组合键）来终止进程，也可以使用Ctrl+Z组合键将其暂停并放入后台。

（2）、后台进程：当在程序时，在后面加上一个"&"，这样形成的进程就叫后台进程，在后台运行，不会占用终端，用户可以在同一终端继续输入和执行其他命令：

通常使用kill命令来管理，如kill -9 <PID>可强制终止指定进程，键盘组合键是终止不掉的。

3、S状态

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）
cpp 复制代码
 //查看S状态
  6     int a = 0;
  7     scanf("%d",&a);
  8     printf("%d\n",a);
当等待scanf输入时，此时进程就是S+状态：

所以其实S状态就是阻塞状态，又因为ctrl+c可以中断S状态的进程，所以S状态也叫可中断睡眠（浅层睡眠）。

4、D状态

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。
有时候把操作系统逼急了，是会直接杀掉进程的，而D状态相当于给进程赋予了一个"免死金牌"，是该进程不会被操作系统杀掉。（注意D状态也是属于阻塞状态的一种）。

5、T状态

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。
首先通过 kill -l可以查看kill的信号分类：

然后可以看到信号19，信号19就可以使进程暂停，即进入T状态：

信号18可以重新启动一个进程：

此时可以注意到S+变成了S，也就是说通过暂停和启动这一个过程，一个前台进程会默认变成后台进程。

6、t状态：

t状态也是暂停的意思：
当我们调试的时候，程序运行到断点处，此时程序对应的进程就是t状态

7、Z状态：僵尸状态

Z状态：也叫僵尸状态，一个进程已经执行完毕，但父进程还没有获取它的退出信息，此时进程的状态就叫僵尸状态。
查看僵尸状态的示例代码：
cpp 复制代码
   //查看僵尸状态的代码
  8     pid_t id = fork();
  9     if(id == 0)
 10     {
 11         int cnt = 5;
 12         while(cnt)
 13         {
 14             printf("i am a child,pid: %d,ppid:%d\n]",getpid(),getppid());
 15             sleep(1);
 16             cnt--;
 17         }
 18         exit(0);//让子进程直接退出
 19     }
 20     //父进程
 21     while(1)
 22     {
 23         printf("i am a father, pid:%d,pptd:%d\n",getpid(),getppid());
 24         sleep(1);
 25     }
首先创建一个子进程，然后通过exit让子进程直接退出，但后面父进程并没有读取子进程的退出信息，所以子进程就变为了Z+状态。

8、为什么要有Z状态？

因为我们创建进程是希望这个进程帮用户完成相关工作，子进程必须得有PCB中的结果和数据。什么是Z？进程已经退出，但是当前进程的状态还需要自己维持住，供上层读取，必须是Z状态。此时代码和数据可以被释放，但PCB不能被释放。
如果父进程不读取退出信息，僵尸状态的进程会一直存在，task_struct对象也就会一直存在，但我们并不需要，这就会占据内存，造成内存泄漏。

9、X状态

X状态就是父进程读取了子进程的退出信息后，子进程彻底终止，最终死亡。

10、孤儿进程

孤儿进程：通俗讲就是父进程比子进程优先终止的子进程，这样该子进程的退出信息就没人读取，这样该进程就不会最终退出，从而造成内存泄漏，这样的进程也叫孤儿进程。
操作系统为了防止孤儿进程造成的内存泄漏，所以有了如下处理方法：

查看孤儿进程的示例代码：
cpp 复制代码
//查看孤儿进程
  8        pid_t id = fork();
  9        if(id == 0)
 10       {
 11           int cnt = 500;
 12           while(cnt)
 13           {
 14               printf("i am a child,pid: %d,ppid:%d\n]",getpid(),getppid());
 15               sleep(1);
 16               cnt--;
 17           }
 18           exit(0);//让子进程直接退出
 19       }
 20       //父进程
 21       int cnt = 5;
 22       while(cnt)
 23      {    
 24          cnt--;
 25           printf("i am a father, pid:%d,pptd:%d\n",getpid(),getppid());
 26           sleep(1);
 27      }
 28     