【Linux探索学习】第十三弹——进程状态：深入理解操作系统进程状态与Linux操作系统中的进程状态

linux笔记：

https://blog.csdn.net/2301_80220607/category_12805278.html?spm=1001.2014.3001.5482

前言：

在操作系统中，进程是资源分配和任务调度的基本单位。为了更好地管理系统资源，操作系统将进程的生命周期划分为不同的状态，帮助系统实现高效的资源调度与管理。Linux操作系统在经典的进程状态模型基础上进行了扩展和细化，提供了更细粒度的控制。本文将详细介绍操作系统进程状态的基本概念，深入解析Linux操作系统中的进程状态，并通过代码示例展示各个状态的实现方式。

操作系统中的进程状态是进程在生命周期中可能处于的不同状态。这些状态帮助操作系统识别进程的运行情况，并在不同状态间进行合理的资源分配。操作系统中的经典进程状态包括就绪、运行、阻塞和终止。

典型的操作系统中，进程状态可以分为以下几种：

状态

描述

就绪（Ready）

进程已准备好，等待CPU调度器分配CPU。

运行（Running）

进程正在占用CPU，正在执行中。

阻塞（Blocked/Waiting）

进程因需要等待资源或事件而无法继续执行，暂停等待。

终止（Terminated）

进程执行完成或被强制终止，进入终止状态，等待操作系统回收资源。

在这种经典模型中，进程会在不同状态之间流转。具体来说：

该图展示了一个经典进程状态的转换流程。箭头表示进程状态转换的可能路径。

Linux操作系统在经典的进程状态基础上进行了一系列扩展，允许内核更细粒度地控制进程，尤其是当系统资源紧张或多任务并发性很高时。Linux内核中的进程状态可以使用ps命令或读取/proc文件系统来查看进程的状态信息。

Linux状态

描述

TASK_RUNNING

正在运行或可以运行的进程，即就绪状态。

TASK_INTERRUPTIBLE

可中断等待状态，等待期间可以被信号中断并唤醒。

TASK_UNINTERRUPTIBLE

不可中断等待状态，等待期间不会被信号唤醒，通常用于等待设备I/O操作的完成。

TASK_STOPPED

进程被暂停，通常因收到SIGSTOP等信号。

TASK_TRACED

进程被调试器（如gdb）控制。

EXIT_DEAD

进程已结束，即将被回收。

EXIT_ZOMBIE

僵尸状态，进程结束但资源尚未被父进程回收。

TASK_DEAD

进程已彻底终止，资源已回收。

在进程的task_struct结构体中，state字段用来表示进程的当前状态。根据内核中的定义，不同状态的进程会被挂载在不同的等待队列上，以实现细粒度的调度与控制。

Linux 状态

符号

进程描述

TASK_RUNNING

R

进程正在运行或可以被调度器调度运行。

TASK_INTERRUPTIBLE

S

进程处于可中断的睡眠状态，等待条件满足。

TASK_UNINTERRUPTIBLE

D

进程处于不可中断的睡眠状态，通常等待I/O。

TASK_STOPPED

T

进程暂停或已终止。

EXIT_ZOMBIE

Z

僵尸进程，等待父进程收回。

在Linux系统中，可以通过ps命令查看进程的状态：

ps -aux

ps命令会显示每个进程的详细信息，其中状态列标记着每个进程的状态。状态的含义如下：

我们也可以通过ps命令查看某个指定的进程的信息：

ps axj | grep 进程名字

为了更好地理解Linux中的进程状态，以下示例演示了不同状态的应用。代码展示了一个简单的内核模块，用于模拟进程进入阻塞状态、唤醒状态等。

#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/init.h>#include <linux/sched.h>#include <linux/wait.h>#include <linux/kthread.h>#include <linux/delay.h>static wait_queue_head_t wait_queue;  // 定义等待队列static int condition = 0;static struct task_struct *thread_waiter;static int waiter_thread(void *data) {    printk(KERN_INFO "等待线程启动...\n");    wait_event_interruptible(wait_queue, condition != 0);  // 可中断等待    printk(KERN_INFO "等待线程被唤醒，继续执行...\n");    return 0;}static int __init wait_queue_init(void) {    init_waitqueue_head(&wait_queue);  // 初始化等待队列    thread_waiter = kthread_run(waiter_thread, NULL, "waiter_thread");    if (IS_ERR(thread_waiter)) {        printk(KERN_ERR "线程创建失败\n");        return PTR_ERR(thread_waiter);    }    msleep(5000);  // 模拟一些操作    condition = 1;  // 修改条件    wake_up_interruptible(&wait_queue);  // 唤醒等待线程    return 0;}static void __exit wait_queue_exit(void) {    printk(KERN_INFO "卸载模块\n");}module_init(wait_queue_init);module_exit(wait_queue_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

在上面的代码中：

僵尸进程是进程状态的特殊情况，无法直接控制其生成。为了生成僵尸进程，可以在一个子进程中完成工作后立刻终止，但不等待父进程收回资源。示例如下：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>int main() {    pid_t pid = fork();    if (pid == 0) {        // 子进程，立即退出成为僵尸进程        printf("子进程：PID=%d\n", getpid());        exit(0);    } else {        // 父进程，等待5秒以查看僵尸进程        printf("父进程：PID=%d\n", getpid());        sleep(5);        printf("父进程结束，僵尸子进程将被回收。\n");    }    return 0;}

在这个代码中，子进程在终止后不被父进程立即回收，因此变成僵尸状态。可以使用ps命令查看该僵尸进程，发现它的状态为Z。

除了

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