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Linux--进程的状态

article 2025/6/7 21:44:26

1.进程状态在所有系统中宏观的大致模型

1.1、进程状态与变迁

基础状态：涵盖创建、就绪、运行、阻塞、结束等核心状态，描述进程从诞生到消亡的生命周期流转，如创建后进入就绪，争抢 CPU 进入运行，遇 I/O 或资源等待则转阻塞，完成任务或时间片用尽后结束。

阻塞一般是进程要访问硬件，等待硬件设备回应。进程会加入阻塞队列。

挂起状态一般是，内存爆满了，操作系统为了能让内存放松一点，会吧暂时没用的进程代码和数据暂时放在磁盘空间。

如果磁盘空间也爆满，那OS会选择杀死一些它认为没那么重要的进程。

状态转换条件：运行态因时间片耗尽、等待事件（如 I/O）转为就绪 / 阻塞；就绪态获 CPU 调度转为运行；阻塞态等待事件完成转回就绪，清晰呈现状态切换的触发逻辑。

1.2、进程管理数据结构

进程控制块（task_struct）：作为进程 “身份证”，存储状态（status）、队列链接（list_node）等关键信息，是操作系统识别、调度进程的核心载体，多个 task_struct 通过链表 / 队列组织，管理进程队列。

值得注意的是：在task_struct中并不是直接使用task_struct*来连接的，而是在task_struct中有一个叫做list_node的结构体连接，通过类似于struct test *strart= &c-&((struct test*)0->c)这样的运算就可以成功访问到task_struct里面的数据。

运行队列（runqueue）：维护就绪进程，包含队列属性（如进程数 num）、链表头（head_node），体现 “CPU - 就绪队列” 的调度关系，保证进程有序争抢 CPU 资源。

1.3、资源调度逻辑

CPU 调度：基于就绪队列，采用类似 “剥夺式” 策略（如时间片轮转），从队列中选进程分配 CPU，体现 “就绪进程竞争 CPU 运行权” 的核心机制。

I/O 与外设资源：通过device_list管理外设（如键盘），进程因访问外设（如等待键盘输入）进入阻塞态，释放 CPU 给其他进程，体现 “资源等待触发状态变迁” 的逻辑。

内存资源：引入 “交换（swap）” 机制，内存紧张时，操作系统将进程代码 / 数据换出到磁盘（swap out），需用时再换入（swap in），保证内存资源动态平衡，避免因内存不足直接销毁进程。

1.4、设计思想与隐喻

“调度即算法”：用队列管理、状态变迁简化复杂调度，如 “队列 + 状态” 模型，将进程调度抽象为 “状态判断 + 队列操作”，体现操作系统 “用数据结构（队列） + 算法（调度逻辑）解决资源分配” 的设计思路。

“资源是关键”：进程状态变迁、队列调度均围绕 “资源（CPU、I/O、内存）” 展开，凸显操作系统 “资源管理者” 的角色 —— 通过状态控制、队列组织，高效分配有限资源，保证系统有序运行。

2.Linux内核源代码怎么说

• 为了弄明⽩正在运⾏的进程是什么意思，我们需要知道进程的不同状态。⼀个进程可以有⼏个状

态（在Linux内核⾥，进程有时候也叫做任务）。

/*
*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（一般是有非法操作，但是还不至于被操作系统杀死）。

t追踪状态：一般是在程序在调试的时候出现的，调试时其实就是创建一个子进程一步步执行，子进程会出现t状态。

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。

Z僵尸状态

3.进程状态查看

ps aux / ps axj 命令

a：显⽰⼀个终端所有的进程，包括其他⽤⼾的进程。

x：显⽰没有控制终端的进程，例如后台运⾏的守护进程。

j：显⽰进程归属的进程组ID、会话ID、⽗进程ID，以及与作业控制相关的信息

u：以⽤⼾为中⼼的格式显⽰进程信息，提供进程的详细信息，如⽤⼾、CPU和内存使⽤情况等

4. Z(zombie)-僵⼫进程

僵死状态（Zombies）是⼀个⽐较特殊的状态。当进程退出并且⽗进程（使⽤wait()系统调⽤,后⾯讲）没有读取到⼦进程退出的返回代码时就会产⽣僵死(⼫)进程

僵死进程会以终⽌状态保持在进程表中，并且会⼀直在等待⽗进程读取退出状态代码。

所以，只要⼦进程退出，⽗进程还在运⾏，但⽗进程没有读取⼦进程状态，⼦进程进⼊Z状态

4.1示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
pid_t id = fork();
if(id < 0){
perror("fork");
return 1;
}
else if(id > 0){ //parent
printf("parent[%d] is sleeping...\n", getpid());
sleep(30);
}else{
printf("child[%d] is begin Z...\n", getpid());
sleep(5);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
return 0;
}

执行重新后，打开一个新的shell使用该命令可以查看进程。

开始时

子进程结束，但是父进程没回应时

4.2僵⼫进程危害

进程的退出状态必须被维持下去，因为他要告诉关⼼它的进程（⽗进程），你交给我的任务，我

办的怎么样了。可⽗进程如果⼀直不读取，那⼦进程就⼀直处于Z状态？是的！

维护退出状态本⾝就是要⽤数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在task_struct(PCB)中，

换句话说，Z状态⼀直不退出，PCB⼀直都要维护？是的！

那⼀个⽗进程创建了很多⼦进程，就是不回收，是不是就会造成内存资源的浪费？是的！因为数

据结构对象本⾝就要占⽤内存，想想C中定义⼀个结构体变量（对象），是要在内存的某个位置

进⾏开辟空间！

内存泄漏?是的！

4.3孤儿进程

⽗进程如果提前退出，那么⼦进程后退出，进⼊Z之后，那该如何处理呢？

⽗进程先退出，⼦进程就称之为“孤⼉进程”

孤⼉进程被1号init进程领养，当然要有init进程回收喽（这里的1号进程就是bash）。

为什么要被领养？

因为孤儿进场也会退出，但是父进程已经没了，被系统领养，本质是为了回收孤儿。