进程的状态 ─── linux第11课

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补充知识:

1.并行和并发

分时操作系统（Time-Sharing Systems）

实时操作系统（Real-Time Systems）

进程的状态(操作系统层面)

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运行状态

阻塞状态

状态总结:

挂起状态

linux下的进程状态

补充知识:

前台进程: 

后台进程

$?

补充知识:

1.并行和并发

cpu执行进程代码,不是不是把进程代码进行完毕,才开始进行下一个,

        而是给每个进程分配一个时间片,基于时间片 ,进行调度轮转(单cpu下) 称为并发

• 并发:多个进程在一个cpu下,采取进程切换模式,在一定时间内 ,让多个进程都得以推进
• 并行: 多个进程在多个cpu下分别,同时运行     

     时间片指的是操作系统分配给每个任务（或进程）的固定时间段，用于执行任务。当一个任务的时间片用完时，操作系统会暂停该任务，并将 CPU 资源分配给其他任务，从而实现多任务的并发执行。        

分时操作系统（Time-Sharing Systems）

• 特点：允许多个用户或任务共享系统资源，通过时间片轮转调度算法实现任务的并发执行。

• 优点：提高资源利用率，支持多用户交互操作。

• 应用：常用于多用户环境，如 UNIX、Linux 和 Windows 的多用户版本。

实时操作系统（Real-Time Systems）

• 特点：任务必须在严格的时间限制内完成，分为硬实时和软实时系统。

• 优点：确保任务的及时响应，适用于对时间敏感的应用。

• 应用：工业控制系统、航空航天系统、机器人控制,汽车控制等。

进程的状态(操作系统层面)

运行状态

        一个cpu内会有一个struct_runqueue(运行对列) ,只要进程的task_struct在运行队列里,进程就是运行状态,随时可以进入cpu

操作系统上层管理进程

               下层管理硬件       都是先描述(task_struct 和struct device),再组织(runqueue 和devices ).

在下图中,描绘了运行状态

阻塞状态

        有的程序需要用户输入才能继续运行,当用户没有输入时, os会将此进程的pcb(linux下是task_struct) 放进对应的硬件数据结构(struct device)中,在设备的等待队列(wait_queue)进行等待.

状态总结:

cpu有运行队列,有等待队列 ,  进程等待cpu就是运行状态 ,进程等待设备,就是阻塞状态

运行状态和阻塞状态本质不同就是进程的pcb(task_struct)在不同的队列中.

挂起状态

        在内存严重不足时,进程的阻塞状态会占用部分内存(pcb 和 进城数据), os会将阻塞状态的进程的代码和数据换出到磁盘(swap分区) , 如果硬件有相应后,结束阻塞状态 ,开始运行时 ,会将代码和进程数据换入到内存.

        这是一种用时间换空间的方法,一般不会启用.

        代码和数据被换出的状态就是挂起状态.

上面我们从宏观层面讲解了进程的状态,但在不同os下还有具体不同,下面我们讲解linux下的进程状态

linux下的进程状态

        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）。 下面的状态在kernel源代码里定义：

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  

S: 休眠状态   可中断睡眠)---- 阻塞状态之一

D: 休眠状态   不可中断睡眠----阻塞状态之一   如向磁盘写入的时间中,禁止os杀掉此进程

                                                                         出现D状态,大概率磁盘有问题 ,系统快挂了

T: 停止状态   进程做了非法但不致命的操作,被OS暂停了

t: 停止状态    当进程被追踪(如gdb的断点), 遇到断点停下 

X: 死亡状态  

Z: 僵尸状态   期间维持退出信息 , 方便父进程和os查询退出信息

SD 是阻塞状态等待设备  Tt 是阻塞状态因操作需要,  T 暂停进程  ,t 等待人

进程运行结束先进入Z再进入X状态

补充知识:

code代替程序名称

前台进程: 

运行方法

./code

运行后状态带有+号 , 可用 ctrl+c 杀掉此进程 

        特点: 会阻碍命令行的命令执行

后台进程

运行方法

./code &

运行后状态后没有+号 ,不可用ctrl+c 杀掉此进程 ,用 kill -9 pid来终止

        特点:不会阻碍命令行,可继续使用命令行 

        应用方面:下载

$?

        $? 记录最近程序的退出信息(0是成功 ,非零是失败) , 这就是main函数的返回值由来

打印最近程序的退出信息

echo $?

• kill -19 pid  会暂停一个进程 ,将进程状态设置为T 
• kill-18 pid  会默认在后台重新启动此进程