进程状态、排队

进程状态

1. 进程排队
2. 进程各个状态
3. 查看一个进程的状态
4. linux内核描述进程状态
5. 孤儿进程

1. 进程排队

进程为什么要排队呢？答案就是资源不够。需要等待某个软硬件资源，就像我们常用的scanf函数就是等待键盘资源。

之前的文章我们有个结论，进程 = PCB + 可执行程序，那么进程排队是谁在排队呢？答案是PCB在排队，就像我们找工作，是简历排队。排队就是链入到一个数据结构中，且PCB可以链入到多种数据结构，linux内核的PCB——task_struct是以双向链表的形式链接起来的。但和一般的双向链表的实现不一样，指向下一个task_struct的指针指的不是起始地址。
在这里插入图片描述

获取起始地址的运算：（task_struct*）（&n - （（task_struct*）0 ->n）

那如何理解可以链入到多个数据结构中呢？答案就是一个task_struct中有多个struct listnode节点。

在这里插入图片描述

2. 进程各个状态

在这里插入图片描述

看起来很复杂，但是在task_struct中，状态就是一个整型变量

那分成这么多状态有什么用呢？因为状态决定了后续动作。

运行状态
明确一个概念，一个CPU有一个运行队列，当task_struct被链入到这个运行队列中，就处于运行状态（R），表明随时准备好被调度。
堵塞状态
一个现实：当你写了一个死循环程序运行，其他的程序依然不受影响的在运行，这就表明了它被从运行队列中移除了。
现在有一个场景，你写的程序中有一个scanf函数，我们知道是在等待键盘资源，这时候该程序的状态会发生什么呢？

这时候该程序会从运行队列中移除，将自己的状态改为堵塞，链接到键盘的等待队列中，如果等待成功，就会再将自己从等待队列中移除，链接到运行队列中，将自己的状态改为运行。

所以堵塞状态就是将task_struct从运行队列中移除再链入到等待队列中。

挂起状态
当内存非常吃紧的时候，操作系统会将一些进程的代码和数据放入到磁盘的一个特定的区域，当缓和时，再将代码和数据放入内存。但注意task_struct不会放入磁盘。这种状态就称为挂起状态。

3. 查看一个进程的状态

  1 #include <stdio.h>2 #include <sys/types.h>3 #include <unistd.h>4 5 int main()6 {7     while(1)8     {9     printf("I am a process，pid: %d，ppid: %d\n",getpid(),getppid());10     //sleep(1);                                                               11     }12     return 0;13 }

ps ajx | head -1 && ps ajx | grep myprocess | grep -v grep

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
这里可能会有疑惑，为什么该段代码一直在死循环的运行，但状态还是Sleep呢？关键在于printf这个函数大部分时间还是处于一个等待硬件资源的过程中，所以很难查到运行状态，你以为printf执行的很快，但不要以自己的想法衡量CPU的速度。
为了验证这个我们将代码中这一句注释掉

 1 #include <stdio.h>2 #include <sys/types.h>3 #include <unistd.h>4 5 int main()6 {7     while(1)8     {9     //printf("I am a process，pid: %d，ppid: %d\n",getpid(),getppid());10     //sleep(1);                                                               11     }12     return 0;13 }

在这里插入图片描述
果然变成的运行状态，后面的加号是什么意思呢？有加号表示这个进程是前台进程，没有加号表示是后台进程，我们在运行一个程序的时候再后面输入一个&。该程序就会以后台程序运行，只能通过kill命令终止该进程。

4. linux内核描述进程状态

/*
* 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。
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.

S、D、T、t都可以理解成堵塞状态，它们都在等待资源。

Z僵尸状态（zombie）
当一个进程执行完成之后，该进程的代码和数据可以释放了，但是它返回的信息不能释放（存放在struct_task），因为需要被父进程获取。僵尸状态就是进程执行完毕但是没有获取该进程的返回信息。

  1 #include <stdio.h>2 #include <sys/types.h>3 #include <unistd.h>4 #include <stdlib.h>5 6 int main()7 {8     pid_t id = fork();9     if(id == 0)10     {11         printf("I am child, pid : %d, ppid : %d\n",getpid(),getppid());12         sleep(5);13         exit(0);14     }15     else16     {17         printf("I am father, pid : %d, ppid : %d\n",getpid(),getppid());18         sleep(10);19     }20     return 0;21 }