【Linux系统】掌握进程状态：运行/阻塞/暂停/僵尸/孤儿......

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进程状态

进程，是有不同的状态的。

在Linux内核源码中能看到这样的代码：

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实际上这些就是进程不同的状态。

查询进程状态，使用ps命令，有一列stat，即代表进程的状态

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1. 运行状态（running）与睡眠状态（sleeping）

• R：运行状态，表示进程是在运行中的，或是在运行队列中！
• S：睡眠状态，其实代表着阻塞状态或浅度睡眠状态（也叫可中断睡眠状态interruptible sleep），代表着进程在等待着某种事件完成（如执行sleep函数、scanf等待读取数据等）

进程的运行队列，是操作系统内核中管理进程的数据结构，通常是一个链表的队列，存放着的就是进程的task_struct，用于记录所有等待CPU调度的进程，方便快速选择下一个执行的进程。进程处于R状态时，必然在 CPU 的调度队列（运行队列）中！ 每个计算机硬件都有一个这样的队列。比如键盘，当一个进程运行到了scanf语句，需要等用户从键盘输入数据，此时这个进程的task_struct就会移动到键盘的调度队列中等待读取，读取到数据后再移动到CPU的调度队列中。其他计算机硬件也是类似的道理。

当代大多数计算机，会给每一个进程分配一个时间片。它的时间片执行完，就会自动让出CPU，另一个进程接着执行。CPU内只有一套寄存器，保存着进程的临时数据，它的时间结束后，这些临时数据转移到task_struct中的成员变量“上下文数据”中存放，寄存器中继续保存下一个进程的临时数据。再轮到这个进程执行时，临时数据再转移到寄存器中。

举个例子：

下面这段代码，执行后，会不断循环打印一句hello后睡眠一秒。

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查询发现这个进程是S状态，但其实只有程序执行到sleep语句时才会是S状态，如果你恰好能在执行printf语句的那几纳秒时执行了ps查询，就会显示是R状态。可惜几纳秒相比sleep的一秒占比太小了，我反复查询了好多次也没遇到显示R，大家也可以再去试试。

这段代码很简单，等待读取一个数：

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当我还没有输入数据时，进程等待中，进程的task_struct在键盘设备的等调度队列中，也是S状态。

换句话说，运行状态与阻塞状态的本质是：看进程的task_struct是在CPU还是其他硬件的调度队列中！

2. 深度睡眠状态（disk sleep）

D：深度睡眠状态、不可中断休眠状态，是进程进行磁盘等外设IO操作时的状态，是Linux特有的一种进程状态。

刚才说的S状态，除了可以输入ctrl c中断进程，其实还可以使用kill命令： kill主要用于向进程发送信号，它有非常多的功能选项：

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-9选项，可以杀掉一个进程，效果和ctrl c中断进程是一样的，用法是kill -9 进程pid：

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而这种D状态，是无法被中断的，只能等待硬件的操作完成才会退出这种状态！

我们发现ps查询进程状态时，状态字母后会带一个+号，这代表着这个进程是前台进程，没有+则是后台进程。前台进程同一时间只能有一个，后台进程可以有多个。只有前台进程能获取键盘数据，所以输入ctrl c只能中断前台进程，中断后台进程只能用kill -9命令。执行一个命令后加&，则指定这个进程是后台进程。

3. 暂停状态（stopped）和追踪暂停状态（tracing stop）

kill -19 进程pid可以暂停一个进程，kill -18 进程pid可以取消暂停

演示kill发送信号暂停进程

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进程暂停后恢复，发现变成了后台进程。此时想中断进程只能用kill -9了。

正常暂停是T状态，还有一种追踪暂停状态t，这其实是gdb背景下追踪进程，调试的时候会显示这种状态：

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4. 僵尸状态（zombie）、死亡状态（dead）

我们创建一个进程，本质都是要让他完成某种任务的。当一个进程运行结束后，不应该直接挂掉，而是需要OS或父进程检查进程的返回信息，判断任务是否完成，此时这个进程就是僵尸状态。而检查完毕后，资源确定可以释放，进程才能变成死亡状态并被回收。

• X：死亡状态。这个状态是瞬时的，我们看不到。也不用过多关注
• Z：僵尸状态

僵尸状态是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程没有读取到子进程退出的返回信息时，就会产生僵尸进程，僵尸状态会以终止状态保持在进程表中，并且会一直等待父进程读取退出状态代码。也就是说，只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取到子进程的状态，子进程就进入僵尸状态。

进程退出时，退出信息是main函数返回值 或 收到的信号值，退出信息会保存在自己的task_struct中，需要OS或父进程检查后才能释放。命令行启动的进程退出时，会由-bash自动检查回收，而我们自己的程序中如果fork了子进程，如果强行中断子进程后，父进程也不回收，子进程就会处在Z状态：

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父进程可以使用系统调用wait、waitpid等来回收子进程。

子进程必须回收！如果不回收，子进程会一直处于僵尸状态，导致他的task_struct无法释放，就造成了内存泄漏！进程正常结束了，内存泄漏也不存在了。

5. 孤儿进程

如果父进程提前退出了，那么子进程退出变成僵尸进程后该怎么办呢？此时这个子进程就称为孤儿进程。

演示：

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结论：

• 孤儿进程，会自动变成后台进程
• 父进程退出后，孤儿进程的ppid变成了1，也就是被1号进程init（或systemd）“领养”

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1号进程是系统初始化进程，这样一来，孤儿进程都由系统接管，孤儿进程结束后系统就会自动回收它们，不用担心它们变成僵尸进程了。

6. 挂起状态

进程的task_struct存在于内存中，当内存空间资源不足时，一些进程对应的代码和数据会交换到磁盘上的swap分区，此时进程称为挂起状态。代码和数据换入swap分区，称为swap in，换出则称为swap out。 但是swap分区是在磁盘上的，换入换出涉及到内存和磁盘的IO操作，时间就比内存内的数据流动慢了很多，但将数据换到swap分区目的也是腾出内存空间。swap分区不建议过大，过度的swap会使系统变慢，这一过程本质就是用时间换空间。

如果内存资源还是不足，系统会使阻塞状态S的进程也挂起到swap分区，称之为“阻塞挂起”。 如果内存资源再不足，系统会使当前CPU运行队列中，不是正在运行进程的其他进程也挂起，轮到他运行时再换出，称之为“运行挂起”。 如果内存资源依旧不足，Linux系统就会选择性地杀掉部分进程！

本篇完，感谢阅读！