linux操作系统的进程状态

这个博客只是为了自己复习用的！！！

冯诺依曼体系结构
在这里插入图片描述
计算机是由一个一个硬件组成的
输入设备：键盘，鼠标，扫描仪，写板等等
中央处理器（CPU）:含有运算器和控制器等
输出单元：显示器，播放器等等

关于冯诺依曼，必须强调几点：
这里的存储器指的是内存
不考虑缓存情况，这里的CPU能且只能对内存进行读写，不能访问外设(输入或输出设备)外设(输入或输出设备)要输入或者输出数据，也只能写入内存或者从内存中读取。
一句话，所有设备都只能直接和内存打交道。

对冯诺依曼的理解，不能停留在概念上，要深入到对软件数据流理解上，请解释，从你登录上qq开始和某位朋友聊天开始，数据的流动过程。从你打开窗口，开始给他发消息，到他的到消息之后的数据流动过程。如果是在qq上发送文件呢？

键盘（输入设备）-》存储器-》cpu（加密，解密）-》输出设备 -》计算机网络 -》另一台的输入设备-》内存-》cpu(解密)->输出设备（显示屏）

那如果是发送文件呢？
在界面选择文件（这复杂）-》内存->cpu ->网络发送

操作系统（Operator System）os

任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)。笼统的理解，操作系统包括：
内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）
其他程序（例如函数库，shell程序等等）
设计OS的目的
与硬件交互，管理所有的软硬件资源
为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境

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我们讲一个故事来理解这个。我们假设上面这是一个银行，行长则表示操作系统。我们看到的银行操作是我们作为一个用户，我们去银行办理业务，我们作为开发操作（存款，取款业务）。我们有一个操作选项，选择我们想要的操作。这里的系统调用接口可以表示为银行有很多功能。但是他们肯定不会把所有的地方都开放，就只保留了柜台给我们用户操作，其他的仓库啊我们看都看不到我们要去取钱只能通过柜台去取钱，但是这个为什么会有一个用户操作接口呢？我们可以这样想，随着时间的变化，银行升级了，有些老婆婆和大爷无法同步操作，这时候有一个大堂经理，大堂经理就会负责这些人，说你把信息填好，我帮你去办理业务。这里就相当于是有人帮我们做了一些事，让我们去完成事情更简单了。常见的呢，bash窗口，窗户界面，C语言的库，我们只需要调用就好了，他会帮我们去做一些事，但是我们要自己做好准备，老婆婆和爷爷要去银行才能找大堂经理帮忙，那我们想使用c语言的库方便我们调用也要包含头文件。以上就是人管理人，我们知道人也是可以管理机器的啊。这里代表的就是软件也可以管理硬件，首先我们要明确一个事实，就是说我们的键盘和电脑是分开买的，电脑里面有操作系统，底层硬件相当于是键盘。那怎么让他们连接呢？就是驱动呀，操作系统为了管理这些硬件，会预留规范，厂商只要实现规范就行了。然后操作系统就可以通过这些规范去调用底层硬件。

在操作系统中，驱动程序（通常简称为“驱动”）扮演着至关重要的角色，它们作为硬件设备和操作系统之间的桥梁。驱动程序是特定于硬件的软件代码，使操作系统和其他软件应用能够与硬件设备交互。不同的硬件设备，如打印机、显卡、网络适配器、输入设备等，都需要各自的驱动程序，以确保这些设备能够以正确和高效的方式工作。
驱动程序的主要角色和功能：
硬件设备通信：驱动程序提供了必要的指令集，使操作系统能够识别和控制硬件设备。没有正确的驱动程序，操作系统可能无法识别或不正确地使用某个硬件设备。
数据转换：驱动程序将操作系统的一般指令转换为硬件设备能够理解的专用指令。同样地，它也能将硬件设备的信号转换为操作系统能够理解的数据格式。
提供抽象层：驱动程序为硬件设备提供了一个标准化的抽象接口，使上层的软件（如操作系统内核、应用程序）不需要关心底层的硬件细节。这样，软件开发者就可以编写与硬件无关的代码，增加了软件的通用性和可移植性。
错误处理和设备管理：驱动程序负责监控硬件的状态和性能，处理硬件错误，以及执行必要的故障排除和维护任务。它们还可以提供接口来配置设备设置或更新固件。
性能优化：针对特定硬件优化的驱动程序可以显著提高该硬件的性能。这对于那些对性能要求极高的应用程序（如视频游戏、图形设计软件）尤其重要。

计算机管理硬件的步骤？
1 描述起来，用struct结构体
2 组织起来，用链表和其他高效的数据结构

简单理解：
驱动管理硬件的话为硬件设备提供了一个标准化的抽象接口，调用接口就能实现某些功能。但这里我们需要定义各种属性，比如说键盘的按键，按到了某个按键的话，某个电流就跳动一下。操作系统呢？就是我现在按了键盘的A键，那操作系统就要帮我去找A键对应的功能。

操作系统 -》要进行内存管理，驱动管理哦，进程管理，文件管理！

先将进程！
什么是pcb呢？
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这里我们知道我们的磁盘存了两个程序，我们要运行这个程序需要将我们的数据和代码先放到内存，但是他不是直接把这个给cpu运行。
这里用了一个PCB块，是一个链表。链表里面有很多属性，其中一个属性指向的是下一个pcb块，其中一个属性是指向代码和数据。、这里是PCB的属性（task_struct）

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数据结构+程序 (代码和数据)= pcb（个人理解）

进程有哪些状态呢？

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 */
};

这里介绍运行状态挂起状态阻塞状态

运行状态怎么解释呢？
上图： CPU会有一个执行队列。凡是在执行队列的的线程状态都为运行状态

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这里的每一个硬件也会有一个执行队列，并且cpu的执行速度是远远大于硬件的执行速度。当我们执行到一个进程的时候，若这个进程需要磁盘的读写，但是这个时候磁盘有任务在做。因为磁盘的处理速度是比cpu运行慢很多的，cpu不会为了这一个进程而等。理解上面的例子可以通过这样理解。大堂经理喊你写表，把信息写完之后他就帮你处理，这时候，他会喊下一个，当你写完的时候就可以去找大堂经理去办业务了。
这里也是，cpu会把这个进程放进磁盘操作的队列里，当磁盘能执行这个进程的时候，会自动向操作系统反馈。并将状态改为阻塞状态。当磁盘能处理的时候，会放到cpu执行队列的末尾。并将状态改为运行状态。
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那什么是挂起？

还是上面那个例子，当被放到内存中的硬件的队列的时候，如果这个时候内存不足了，那么操作系统就会做一件事，将加载进内存的代码和数据放到磁盘的一个地方保存，这个时候就叫做挂起状态。

disk sleep D状态
我们先想这样一个场景，操作系统A ，进程B ，磁盘C。有一天操作系统让B在C上保存10000条用户的信息。但是这个时候内存满了，操作系统很烦，根据指令，他要将一些正在运行的死进程给杀死掉。杀了很多看到B了，然后看到B不作为，直接就把B杀死掉了。这时候C很难受啊，当他写了一条数据之后，在喊B下一条数据，下一条数据。但是这个时候B已经被杀死了。C就说既然B都死了，我这个也没有存在的必要了。然后用户数据写入失败。这时候用户把ABC喊过来，问原因到底怎么回事。A说，我根据规则，我要将哪些占用内存，不做事情的杀死掉，保持我的运行，B说我好好的，我就被杀死了，C说，我只负责写入，其他都不管我的事。三个人互相推脱责任，但这样不行啊。用户就说，我给B一个D状态，在D状态的你就不能杀死他。

head -1 && ps axj | grep myproc

这里的STAT就是状态，+代表的是前台运行状态，就是占用Bash ,你在bash输入任何指令都不会生效的

在这里插入图片描述
有这样一段代码

发现结果一直在打印

但是我们打印状态确是阻塞状态。

为什么呢？因为io很慢很慢（相对于cpu来说），这里的cpu有很多进程。执行一个打印语句很快就要打印完了，然后就把这个进程阻塞在显示屏队列了，而这个速度差异为1000:1.我们几乎就是看到的是阻塞状态和挂起状态。没有+的表示后台进程，不能被杀死，ctrl+C命令杀掉，能通过kill命令杀掉。