探秘 Linux 进程状态：解锁系统运行的密码

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在 Linux 系统的奇妙世界里，进程就像一个个忙碌的小工匠🧑‍🔧，各自承担着不同的任务。而进程状态呢，就像是这些小工匠的工作状态指示灯，告诉我们它们此刻是在辛勤劳作、稍作休息，还是遇到了什么问题。接下来，就让我们一起深入探究 Linux 进程状态的奥秘吧！

💯进程状态的基础认知与内核视角

（一）操作系统中的进程状态概览

（二）Linux 内核里的进程状态定义

💯代码实例中的进程状态变化

（一）经典代码展示进程状态切换

（二）不同代码场景下进程状态的有趣差异

💯特殊进程状态的深度解读与应对之策

（一）磁盘休眠状态（D - disk sleep）：深度睡眠的神秘面纱

（二）停止状态（T - stopped）：进程暂停的神奇魔法

（三）僵尸状态（Z - zombie）：进程的 “幽灵” 难题及解决办法

💯进程状态查看与监控的实用技巧

💯进程状态的基础认知与内核视角

（一）操作系统中的进程状态概览

在操作系统的大舞台上，进程状态可是关键角色。一般来说，有新建、就绪、运行、阻塞、终止这些常见状态。

新建时，进程就像刚诞生的婴儿👶，系统给它准备好各种资源；就绪状态的进程则像等待上场比赛的运动员，随时准备在 CPU 这个赛场上一展身手；

运行态的进程正在全力冲刺，执行着各种指令；

阻塞态的进程就像遇到红灯的汽车🚗，暂时停下来等待某个事件完成；

终止态的进程任务完成，功成身退，系统会回收它占用的资源。这些状态相互转换，共同维持着系统的正常运转。

（二）Linux 内核里的进程状态定义

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。

Linux 内核源代码对进程状态有着独特的定义，其中R (running)、S (sleeping)、D (disk sleep)、T (stopped)、X (dead)和Z (zombie)等状态是核心成员，它们都藏在task_state_array数组里。不同的进程状态代表着进程要做什么事。

static const char * const task_state_array[] = {"R (running)", /* 0 */运行状态"S (sleeping)", /* 1 */浅度睡眠，可以被唤醒"D (disk sleep)", /* 2 */深度睡眠"T (stopped)", /* 4 */"t (tracing stop)", /* 8 */"X (dead)", /* 16 */"Z (zombie)", /* 32 */
};

进程状态查看：ps aux / ps axj 命令

为什么第一次状态是S，后面是R呢？？

因为进程运行速度很快，第一个打印的时候，一直都在等待显示器，所以显示Sleep状态

我们现在来看看S状态：

阻塞：

运行状态（R - running）的真相揭秘：运行状态的进程不一定正在 CPU 上飞奔哦！它可能在 CPU 上努力工作，也可能在运行队列里排着队，等待调度器的召唤。调度器就像一个公正的裁判，通过复杂的调度算法，比如根据优先级或者时间片轮转，给每个运行态的进程公平的机会使用 CPU 资源。想象一下，在一个繁忙的工厂里，很多工人都想使用机器，调度器就是那个安排工人使用机器的管理员，确保每个工人都能有机会完成自己的工作，让系统高效地处理多个任务。
睡眠状态（S - sleeping）与阻塞的紧密联系：S (sleeping)状态的进程在等待某个特定事件结束，这和阻塞状态可是亲戚关系呢！当进程进行 I/O 操作时，它就会进入睡眠态，把 CPU 资源让出来，避免干等着浪费资源。比如说，当你从网上下载文件时，进程就会进入睡眠态，等待数据传输完成，等数据准备好了，它才会被唤醒，重新进入就绪队列，等待 CPU 再次调度它继续工作。

💯代码实例中的进程状态变化

（一）经典代码展示进程状态切换

看看下面这段简单的 C 代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{int ret = fork();if(ret < 0){perror("fork");return 1;}else if(ret == 0){ // 子进程printf("I am child : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);}else{ // 父进程printf("I am father : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);}sleep(1);return 0;
}

当fork函数一执行，系统就像变魔术一样创建了子进程，这时候父子进程都进入了就绪态，眼巴巴地等着 CPU 来调度它们。就好像一群小朋友在排队等老师点名玩游戏一样，都很期待能快点轮到自己。
等到printf函数执行的时候，进程可能会因为输出缓冲区的问题短暂阻塞，进入睡眠态。这是因为 CPU 太快了，而输出设备（比如显示器）反应没那么快，进程得等等显示器准备好才能继续。这就像你在给朋友发消息，消息发出去了，但要等朋友的手机接收到并显示出来，这个过程中你可能得稍微等一会儿。

（二）不同代码场景下进程状态的有趣差异

对比一下只有while循环和有printf函数的while循环这两种代码情况。只有while循环时，进程就像一个不知疲倦的小陀螺，一直在 CPU 上转，处于运行态。但有printf函数的while循环就不一样了，因为printf要和显示器打交道，进程就经常得停下来等显示器，所以会频繁进入睡眠态。这就好比一个人在安静地看书（只有while循环），可以一直看下去；但如果他一边看书一边要和别人聊天（有printf函数），就得时不时停下来听对方说话，进程状态也就跟着变了。

💯特殊进程状态的深度解读与应对之策

（一）磁盘休眠状态（D - disk sleep）：深度睡眠的神秘面纱

D (disk sleep)状态，也就是不可中断睡眠状态，是进程在等待磁盘 I/O 操作完成时的特殊状态。这个状态下的进程可固执了，对大多数信号都不理不睬，一心等着磁盘操作结束。比如说，在数据库往磁盘里存大量数据的时候，进程进入D状态，就算系统有点小问题或者资源紧张，它也不会轻易被打断，这样就能保证数据安全地写入磁盘，不会出现数据丢失或损坏的情况。这就像一个人在全神贯注地做手术，不能被外界干扰，确保手术顺利完成。

（二）停止状态（T - stopped）：进程暂停的神奇魔法

T (stopped)状态就像给进程按下了暂停键。通过发送SIGSTOP信号，进程就会乖乖地停在那里，不管它正在做什么。而SIGCONT信号就是继续播放键，能让它接着从暂停的地方继续干活。在调试程序的时候，这个功能可太好用了！开发人员就像电影导演一样，可以在关键的地方暂停进程，仔细查看程序的状态、变量的值，看看有没有什么问题，就像导演在拍摄电影时，会暂停画面检查每个细节是否完美。

（三）僵尸状态（Z - zombie）：进程的 “幽灵” 难题及解决办法

僵尸状态是进程退出后留下的一个小麻烦。当子进程完成任务退出后，内核会把它的一些信息（比如退出状态码）放在task_struct结构体里，等着父进程来取。要是父进程忘了调用wait或waitpid等系统调用获取子进程状态，子进程就变成了僵尸进程，一直占着系统资源。比如说在一个多进程的网络服务器里，如果父进程老是创建子进程却不回收，时间长了，僵尸进程越来越多，就像家里的垃圾不清理一样，会占用很多空间，导致系统变慢甚至崩溃。所以，父进程一定要记得及时清理子进程的资源，保持系统的整洁干净。

验证Z状态：

如果父进程先退出：

为什么要被领养呢？

💯进程状态查看与监控的实用技巧

在 Linux 系统中，ps aux和ps axj命令就是我们查看进程状态的得力助手。

循环打印的命令：

while :; do ps axj | head -1 && ps axj |grep 'code'; sleep 1; done

ps aux能像一个详细的清单一样，把系统里所有进程的信息都展示出来，包括是谁启动的进程、用了多少 CPU 和内存、什么时候启动的、现在处于什么状态等等。
ps axj命令更厉害，它还能告诉我们进程之间的关系，比如会话 ID、父进程 ID 等。就好像给我们画了一张家族树，让我们清楚地看到每个进程的 “亲戚关系”。

当系统出现问题或者我们想了解某个进程的情况时，用这两个命令就能快速找到我们需要的信息，帮助我们解决问题。

通过这次对 Linux 进程状态的深入探索，我们揭开了它神秘的面纱，从理论到实践，从常见状态到特殊状态，再到如何查看和监控，都有了全面的了解。这不仅让我们更懂 Linux 系统的运行机制，在遇到问题时也能更从容地应对，就像拥有了一把万能钥匙，可以打开系统运行的各种秘密大门🚪。希望大家在 Linux 的世界里继续探索，发现更多的精彩！💻🌟