linux笔记：
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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。
一、操作系统中的进程状态概述
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。
1.1 经典的进程状态模型
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：
就绪 -> 运行：CPU调度器分配CPU给就绪状态的进程。运行 -> 阻塞：进程等待I/O或其他资源时进入阻塞状态。阻塞 -> 就绪：等待的条件满足后，进程重新进入就绪队列，等待CPU调度。运行 -> 终止：进程执行完毕或异常终止，进入终止状态。1.2 进程状态转换图
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。
二、Linux操作系统中的进程状态
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。
2.1 Linux进程状态的分类
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。
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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。
2.2 各状态的详细解释 TASK_RUNNING：进程正在运行或准备运行。它可以被调度器分配到CPU执行。TASK_RUNNING的进程始终是就绪队列的一部分。 TASK_INTERRUPTIBLE：进程处于可中断等待状态，等待某一条件满足。进程在此状态下可以被信号唤醒。（关于信号的知识我们在后面会讲） TASK_UNINTERRUPTIBLE：进程处于不可中断的等待状态。这通常用于等待特定资源（例如设备I/O操作完成）。进程在此状态下不会被信号打断，即便外部发送信号也不会响应。 TASK_STOPPED：进程被暂停，通常是由于接收到SIGSTOP信号或调试器干预，等待继续或恢复信号。 TASK_TRACED：进程被调试工具（如gdb）跟踪和控制。此状态下的进程会暂停，直到调试器进一步控制。 EXIT_DEAD：进程终止后进入清理阶段，等待系统回收资源。 EXIT_ZOMBIE：进程已结束，系统未回收其资源。僵尸进程会保留在系统中，直到其父进程调用wait()系统调用收集它的退出状态。 TASK_DEAD：表示进程已彻底结束，系统已回收其所有资源。 2.3 Linux进程状态表
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。
2.4 使用ps查看进程状态
在Linux系统中，可以通过ps命令查看进程的状态：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
ps -auxps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：
R：运行或就绪状态。S：可中断等待。D：不可中断等待。T：停止。Z：僵尸状态。
我们也可以通过ps命令查看某个指定的进程的信息：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
ps axj | grep 进程名字三、代码示例：实现Linux进程状态的模拟
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。
3.1 阻塞等待状态示例代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
#include #include #include #include #include #include #include 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：
waiter_thread进入可中断等待状态，等待条件满足。当条件变量condition改变时，wake_up_interruptible唤醒等待队列中的线程，使waiter_thread进入可运行状态。3.2 僵尸进程示例
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：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
#include #include #include 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。
3.3 孤儿进程示例
除了
以上就是【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的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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