Linux进程状态补充(10)

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前言

  上篇内容大家看的云里雾里，这实在是正常不过，因为例如 写实拷贝 等一些概念的深层原理我还没有讲解，大家不用紧张，我们继续往下学习就行！！！

  在本篇开始之前，我们先来回顾一下有关 进程 的一些知识点：

• OS管理的本质是先描述，再组织
• OS并非直接管理进程 ，而是管理 进程 的 PCB(task_struct)
• PCB 中有着进程的各种信息，包括：PID、PPID、进程状态等
• 我们可以通过函数 getpid() 获取当前进程的 PID
• 进程 间存在父子关系，可以通过 fork() 主动创建 子进程
• 父子进程 相互独立，共享一份代码时，具有 写时拷贝 机制

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一、阻塞

  先来看看进程状态图

• 阻塞 就是 进程 因等待某种条件就绪，而导致的一种不推进状态
• 通俗来说，阻塞 就是 进程 卡住了，原因就是缺少资源

  比如在我们日常生活中，常常发生堵车，这就是因为 道路资源 不够用了，车辆这个 进程 就需要原地等待

那么 进程 需要什么资源呢？

• 比如 磁盘、网卡、显卡 等各种外设
• 假设你现在想在 steam 上下载游戏，当你点击下载按钮后提示磁盘空间不足，此时是无法运行 steam下载 这个进程的，因为此 进程 需要等待足够大的 磁盘资源
• 此时我们就称此 进程 为 阻塞 状态

  一言以蔽之，进程阻塞就是不被调度，原因是 进程 的 task_struct 结构体需要在某种被 OS 管理的资源下排队

二、挂起

  理解 进程阻塞 后，理解 进程挂起 就比较轻松了

  其定义为：当 CPU 资源紧张时，将 进程 交换至 磁盘 中挂起，此时内存中只有 PCB，所以 挂起 可以看作一种特殊的阻塞状态

  比如在我们日常生活中，一边走路一边玩手机很危险，所以此时我们会将玩手机这个 进程挂起 ，即把手机揣进兜里，然后 专心执行走路 这个 进程

  进程是何种状态，取决于此进程的PCB在哪里排队！！！ 本质无外乎链表的增、删、查、改！！！

三、运行R

  一个程序在运行就表示该 进程 处于 运行 状态，那么事实真的如此吗？

  可以看到当前的进程状态为 睡眠 S+

注： + 表示当前进程在前台运行中

原因在于：

• 运行了，但我们很难捕捉到
• 根据冯诺依曼体系， printf 也是将内存里面去写的，相当于显示器也有自己的缓存，printf 也有自己的 I/O，因为 I/O 的速度很慢，所以大部分时间都在 I/O， 所以我们进程大部分都在等待状态

四、休眠D

  存在一种特殊睡眠状态 休眠 D，休眠 又被称为不可中断休眠，顾名思义，休眠 D 状态下的 进程 是无法终止的，kill 指令和 OS都无能为力，只能默默等待 进程阻塞 结束，拿到资源了，进程 才会停止 休眠 D 状态

  倘若存在 休眠 D 进程长时间运行，那么此时就表示系统离宕机不远了

  我来画个示意图来解释一下为什么会有这么一个特殊的进程状态，

  情景是 进程A 想将一整天银行的交易记录（100w条）永久保存到磁盘里面，进程A把磁盘叫出来，说：我这边有100w条数据，请你帮我保存到你那边去呗，而磁盘相对于内存来说是非常慢的，而这个时候进程A就只能阻塞了，就被链入到磁盘等待队列 struct device* devices 中了，而状态变为S（假设，事实上是D，后面就知道为什么不能了），这个时候进程A就翘脚嗑瓜子了，让其他进程运行，但是这个时候，OS急冲冲地跑过来，说：我们内存资源已经不足了，你再占用资源我自己都要寄了，覆巢之下，岂有完卵！，我只好把你干掉了。这个时候磁盘发现写到第80w的时候发现这个时候磁盘也要慢了，只好告诉进程A：赶快告诉用户，写入失败了，赶快返回了错误码。但是这个时候进程A已经被OS干掉了，磁盘只好把数据丢弃了，也就造成了数据的丢失

  数据丢失导致银行老板把进程A、OS、磁盘叫到办公室，磁盘委屈道：我就是个臭跑腿的，我已经将数据写入失败的可能告诉你了，我跟进程B，进程C都是这样干的，这不怪我！进程A说：这不怪我，这怪OS把我给干掉了，人在家中坐，锅从天上来，OS说：这不怪我，我本来就是管理者，我只是在履行保护内存资源的职责！

  很明显，明察秋毫的我们发现了其实是银行的问题，定义了一个新的状态D深度睡眠，用于当 OS 和 磁盘 进行 I/O阻塞 的时候，这就是D状态的由来

五、四个重要概念

  竞争性： 系统进程数目众多，而CPU资源只有少量，甚至1个，所以进程之间是具有竞争属性的。为了高效完成任务，更合理竞争相关资源，便有了优先级。
  独立性： 多进程运行，需要独享各种资源，多进程运行期间互不干扰。
  并行： 多个进程在多个CPU下分别同时进行运行，这称之为并行。
  并发： 多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间之内，让多个进程都得以推进，称之为并发。

  CPU执行进程代码，不是把进程代码执行完毕，才开始执行下一个，而是给每一个进程预分配一个 时间片 ，基于 时间片 ，进行调度轮转（单CPU下）

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总结

  这篇有点水，下篇争取来个实的！