Linux 进程状态与进程管理命令

Linux 进程状态与进程管理命令

在 Linux 系统中，进程是程序的运行实例，是操作系统资源分配和调度的基本单位。进程从创建到终止会经历多种状态，通过进程管理命令可以查看、监控和控制这些状态。本教程将结合核心命令，全方位讲解进程状态及管理方法。

一、背景知识与原理

1. 进程的生命周期

一个进程的完整生命周期分为 创建（Fork）→ 运行 → 等待 → 终止 四个阶段，每个阶段对应不同的进程状态。Linux 内核通过 task_struct 结构体（进程控制块，PCB）管理进程的所有信息，其中包含进程状态标识。

2. 进程的核心状态分类

Linux 进程状态可分为 运行态、睡眠态、停止态、僵尸态 四大类，内核用不同的字符标识这些状态（通过 ps 命令查看）。

状态标识	状态名称	核心含义
R	运行态（Running）	进程正在 CPU 上运行，或处于就绪队列等待调度
S	可中断睡眠态（Sleeping）	进程因等待事件（如 I/O、信号）而暂停，收到信号可被唤醒
D	不可中断睡眠态（Uninterruptible Sleep）	进程处于深度睡眠（如磁盘 I/O），不响应信号，强制杀死可能导致数据丢失
T	停止态（Stopped）	进程被信号暂停（如 SIGSTOP），可通过 SIGCONT 信号恢复运行
Z	僵尸态（Zombie）	进程已终止，但父进程未回收其资源（PID、退出状态），占用系统表项资源
X	死亡态（Dead）	进程已完全终止，资源被回收，无法通过命令查看

二、核心进程管理命令与状态查看

1. ps：静态查看进程状态

ps（Process Status）是最常用的进程查看命令，支持多种参数组合，核心功能是列出当前进程的状态、PID、父进程 PID（PPID）等信息。

（1）命令参数拆解

参数	功能说明
aux	BSD 风格，查看所有用户的进程，包含 CPU/内存占用率
-ef	System V 风格，查看进程的父进程 PID 和完整命令
-l	长格式输出，显示进程状态（S 列）、优先级等详细信息
-o	自定义输出字段，如 pid,ppid,stat,cmd

（2）操作步骤与预期结果

步骤1：查看所有进程的状态（BSD 风格）

ps aux

预期结果（关键列解释）

USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root         1  0.0  0.1 168124 13248 ?        Ss   08:00   0:02 /sbin/init splash
root         2  0.0  0.0      0     0 ?        S    08:00   0:00 [kthreadd]
user      1234  0.5  1.2 234560 98760 pts/0    R    10:30   0:10 /usr/bin/python3 test.py
user      5678  0.0  0.3 189200 24500 pts/1    S+   11:00   0:00 grep --color=auto ps
user      9012  0.0  0.0      0     0 pts/2    Z    11:15   0:00 [test.sh] <defunct>

结果分析

• STAT 列对应进程状态：Ss 表示会话首进程 的可中断睡眠态；R 表示运行态；S+ 表示前台进程组的可中断睡眠态；Z 表示僵尸态。
• %CPU/%MEM：进程占用的 CPU 和内存百分比。
• PID：进程唯一标识，PID=1 是 init 进程（系统首个进程）。

步骤2：查看进程的父进程关系（System V 风格）

ps -ef | head -10

预期结果

UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root         1     0  0 08:00 ?        00:00:02 /sbin/init splash
root         2     0  0 08:00 ?        00:00:00 [kthreadd]
root         3     2  0 08:00 ?        00:00:00 [rcu_gp]

结果分析

• PPID 列是父进程 PID，PPID=0 表示进程由内核创建。

2. top：动态监控进程状态

top 是实时进程监控工具，默认每 3 秒刷新一次，可查看进程的 CPU 占用、内存占用及状态变化，适合排查性能问题。

（1）命令参数与交互操作

参数/操作	功能说明
top	启动动态监控界面
P	按 CPU 占用率排序
M	按内存占用率排序
k	输入 PID 杀死指定进程
q	退出 top 界面

（2）操作步骤与预期结果

步骤1：启动 top 监控

top

预期结果（顶部系统信息 + 进程列表）

top - 14:30:00 up 6 days,  6:30,  2 users,  load average: 0.10, 0.05, 0.01
Tasks: 200 total,   1 running, 199 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.5 us,  0.2 sy,  0.0 ni, 99.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   7856.0 total,   1200.0 free,   3400.0 used,   3256.0 buff/cache
MiB Swap:   8192.0 total,   7800.0 free,    392.0 used.   3800.0 avail Mem

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
 1234 user      20   0  234560  98760  45600 R   5.0  1.2   0:10.50 python3
    1 root      20   0  168124  13248   9800 S   0.0  0.2   0:02.10 init

结果分析

• 顶部 Tasks 行：显示总进程数、运行态（running）、睡眠态（sleeping）、停止态、僵尸态数量。
• 进程列表 S 列：对应进程状态，R 表示当前占用 CPU 的进程，S 表示睡眠态。

3. pstree：树形查看进程关系

pstree 以树形结构展示进程的父子关系，便于直观理解进程的衍生链，可结合 -p 参数显示 PID。

操作步骤与预期结果

pstree -p root

预期结果

systemd(1)─┬─accounts-daemon(123)───{accounts-daemon}(124)
           ├─atd(456)
           ├─cron(789)
           └─sshd(1011)─┬─sshd(2022)───bash(2023)───pstree(3030)
                        └─sshd(2025)───bash(2026)

结果分析

• systemd(1) 是根进程，所有进程都是其后代。
• 子进程缩进显示，大括号 {} 内是线程。

三、进程状态的转换与管理

通过信号（Signal）和管理命令，可主动改变进程状态，以下是常见状态转换场景及操作方法。

1. 运行态 ↔ 停止态转换

使用 kill 命令发送信号控制进程启停，核心信号：

• SIGSTOP（信号 19）：暂停进程，进入停止态（T）。
• SIGCONT（信号 18）：恢复暂停的进程，回到运行态或就绪态。

操作步骤

1. 查看目标进程 PID（以 sleep 1000 为例）

   sleep 1000 &  # 后台运行进程
   ps aux | grep sleep

   预期输出：user 4000 0.0 0.0 6320 420 pts/0 S 15:00 0:00 sleep 1000

2. 发送 SIGSTOP 信号暂停进程

   kill -19 4000
   ps aux | grep sleep

   预期输出：user 4000 0.0 0.0 6320 420 pts/0 T 15:00 0:00 sleep 1000

   状态由 S 变为 T（停止态）。

3. 发送 SIGCONT 信号恢复进程

   kill -18 4000
   ps aux | grep sleep

   预期输出：user 4000 0.0 0.0 6320 420 pts/0 S 15:00 0:00 sleep 1000

   状态由 T 变回 S（睡眠态）。

2. 僵尸进程的处理

僵尸进程（Z 态）无法被 kill -9 直接杀死，需通过杀死父进程 或重启父进程 ，让内核的 init 进程（PID=1）接管并回收资源。

操作步骤

1. 模拟僵尸进程（子进程先终止，父进程未回收）

   # 编写测试脚本 zombie.sh
   #!/bin/bash
   sleep 1 &  # 子进程
   echo "子进程 PID: $!"
   sleep 100  # 父进程睡眠，不回收子进程

2. 运行脚本并查看僵尸进程

   chmod +x zombie.sh
   ./zombie.sh &
   ps aux | grep defunct

   预期输出：user 5001 0.0 0.0 0 0 pts/0 Z 15:10 0:00 [sleep] <defunct>

3. 杀死父进程（回收僵尸进程）

   # 查找父进程 PID（PPID 对应僵尸进程的父进程）
   ps -ef | grep zombie.sh
   kill -9 5000  # 杀死父进程
   ps aux | grep defunct  # 再次查看，僵尸进程消失

3. 不可中断睡眠态（D 态）的处理

D 态进程通常是因为磁盘 I/O 阻塞，禁止强制杀死（可能导致数据损坏），正确做法是等待 I/O 完成或排查存储故障。

• 排查方法：使用 iostat 查看磁盘 I/O 状态，使用 dmesg 查看内核日志。