Linux系列-进程的状态

🌈个人主页：羽晨同学 

💫个人格言:“成为自己未来的主人~”  

操作系统就是计算机领域的哲学，是为了保证在所有情况下都适用，加载到内存叫做新建状态。

并行和并发

计算机同时进行多个任务，在用户感知的时候，每个任务都在跑，但实际上我的电脑是单CPU。跑一个程序，然后放下去，再跑下一个，构成循环，一次类推。

一个CPU执行进程代码，不是把进程代码执行完毕，才开始执行下一个代码。而是给每一个进程。

而是给每一个进程预分配一个短暂的时间片。

基于时间片，进行调度轮转，这个叫做并发。

为什么当进程进入死循环，但是电脑不会卡死，因为CPU会当进程时间到了之后执行下一个进程。

CPU切换和运行的速度非常快，用户感知不到。

CPU的效率非常快，有一个进程，其实相当于每一个进程用的都是25分的CPU。

并行：多个进程在多个CPU下面同时运行。

时间片：

Linux/Windows操作系统，民用级别的，大部分都是分时操作系统。

这个分时操作系统就是给每一个任务分配一个时间片，每一个进程运行耗尽时间片，从CPU下来，然后下一个上去。

与分时操作系统相对应的是实时操作系统，其中，分时操作系统追求调度任务的尽量公平。

而实时操作系统追求高优先级的任务尽快完成。

等待的本质

内存中存在操作系统，灭一个操作系统都得向CPU提供一个运行队列的东西（requeue）。

struct runqueue，两个CPU，有两个runqueue的结构。

队列里面有：

Int nums;//几个进程
.......其他属性
task_struct *head;

执行的时候，head指向的第一个task_struct从链表上剥离下来，放到CPU中执行，然后head指向下一个task_struct，时间片到了之后，然后这个task_struct就放到链表的最后面。

先进先出的时间片轮转。

进程的运行状态：

只要该进程在运行队列中，该进程就叫做运行状态，这个运行状态指的是已经准备好了，可以被CPU随时调度。

其实在进程的执行过程当中，少不了外设的访问，比如如果代码中有scanf，当执行到这个的时候需要访问键盘，但如果这个时候键盘的数据没有准备好，这个被CPU运行的进程，就会被设置为阻塞状态。

scanf内部封装了系统调用（让操作系统去查看键盘有没有数据），如果没有，操作系统会把这个进程直接放到设备的运行队列当中，不放到调度队列里，把当前的进程的PCB连入设备的wait_queue中，不要等待CPU的资源，等待设备的数据，这个时候就处于阻塞状态。

CPU有自己的运行队列

我们可以用先描述在组织来反映进程的管理，也可以反映出对底层硬件的管理。操作系统要管理底层的硬件吗，当然是要管理的，那怎么管理呢？，先描述，在组织。

操作系统会创建一个device的结构体，最终形成一个队列来对其进行管理。

struct device
{int type;int status;//管理时间//其他属性struct device *next;task_struct *wait_queue;//等待队列
}

然后我们将不同硬件之间采用链表进行连接。

构成

struct device*devices;

只有操作系统知道键盘有数据，

当硬件上有数据了，硬件会通过一定的方式告诉操作系统，操作系统是硬件的管理者。

当操作系统发现键盘上有数据，只需要把设备上等待的第一个进程重新放入调度队列当中。

所谓的运行状态，阻塞状态，本质就是让PCB处在不同的队列当中。

而CPU基于时间片进行轮转，所以会重新调度起来。

在操作系统上调度这个进程可以通过队列的尾插算法，队列的头部删除等队列的增删查改。

进程会卡住，是因为CPU不调度它了（等待外设/进程太多）

如果启动的应用特别多，手机会特别卡，CPU调度一个进程的周期变长了。

等待的本质是：连入目标外部设备，CPU不调度。

状态

常见的状态是在结构体中表达出来的，如：

#define RUNNING 1
#define BLOCK 2struct task_struct{int status;}

挂起

挂起的情况发生的背景主要就是当内存资源严重不足时。

当阻塞的时候，代码和数据仍在CPU，但是不会调度（因为要等待外设的响应），若是这个时候内存资源严重不足，为了保护系统资源的安全，把指定的特殊进程的数据，换出到磁盘，等待外设就绪，把这个代码和输出换入到内存，然后把PCB加到内存的运行队列中，磁盘中有一个专门换入换出的区，叫做swap分区。

换出不止换出一个进程，所有等待的外设进程，都有可能被换出。

阻塞挂起状态

阻塞挂起状态就是在阻塞的背景下，把进程挂起。

除了阻塞挂起，还有运行时挂起最尾部的相关进程，甚至可能把调度的放到调度分区，以后用到的时候再换入。

swap分区做挂起，是在用时间换空间。

swap分区不会太大，应该是和内存等量大小的。

如果换入换出解决不了，那就可能把某些进程直接干掉。所以就出现了闪退的情况。这种情况再Linux中尤其常见。

Linux中的状态

R

运行状态

S

休眠，阻塞等待状态。

printf是在云服务器上跑的，可以被信号直接中断，所以这个s也叫做，可中断睡眠，浅睡眠。

D

disk sleep 磁盘休眠，也是阻塞等待的状态的一种。

不可中断睡眠，深度睡眠。

磁盘，存取数据，是永久存储的，不可以中断等待，禁止操作系统删除这个进程。

等待磁盘的时候必须设置为D状态，D状态也是一种瞬时的状态，若是查到了一个D状态，一般都是磁盘/系统快挂掉了。

T

kill -18/19

19是暂停一个进程

18是继续一个进程，这个时候继续的时候，是杀不掉这个进程的，因为这个时候状态显示的是S，后面是没有加号的，这个时候只能使用kill命令来杀掉进程。

ctrl c能终止的叫做前台进程，杀不掉的叫做后台进程。

前台进程的时候，输入ls pwd是没有影响的。

若是我们想要这个进程直接变成后台进程，应该怎么操作呢？

运行的时候，使用这个命令：

./code &

为什么要把命令放在后台呢，因为耗时的操作，让系统自动完成，所以把他放在后台（比如下载页面的时候最小化，就是后台）。

现在的APP，退出的时候还存在，但是处于暂停的状态，这个时候就处于后台，不影响前台的任务。

t

进程做了非法但是不致命的操作，被OS暂停了。

当一个进程被追踪的时候，断点停下。

X

死亡状态，杀掉了或者跑完了，进程最开始为什么要被创建，是为了完成用户的任务的，通过进程执行的结果，来告知父进程或者操作系统，我把任务完成的如何了。

我们可以使用下面的这个命令来查看进程执行的结果。

echo $?

这个程序查看的是最近程序退出时候的退出码。

0表示执行成功，非0表示这个程序是错误的。 

我们在执行C语言当中的main函数的时候，main函数的返回值是为了告诉父进程这个进程的执行结果是不正确的。

返回0是因为自己总认为自己执行的是正确的。

该状态就是改PCB当中的属性。

比如说我们写一个程序，当有printf的时候是S状态，是因为根据冯诺依曼体系，它是要往缓存上写的，而且要等待外设准备就绪，所以要一直处于IO状态。去了printf就是R状态。

Z

也叫做僵尸状态，先得进入Z状态，才会进入X状态，进入Z状态，维持退出信息，方便父进程和操作系统来进行查询，X状态是不需要队列的，Z状态是不需要队列的。

 好了，本次的文章就到这里了，我们下次再见。