Linux进程状态补充(10)

文章目录

前言
一、阻塞
二、挂起
三、运行R
四、休眠D
五、四个重要概念
总结

前言

上篇内容大家看的云里雾里，这实在是正常不过，因为例如写实拷贝等一些概念的深层原理我还没有讲解，大家不用紧张，我们继续往下学习就行！！！

在本篇开始之前，我们先来回顾一下有关进程的一些知识点：

OS管理的本质是先描述，再组织
OS并非直接管理进程，而是管理进程的 PCB(task_struct)
PCB 中有着进程的各种信息，包括：PID、PPID、进程状态等
我们可以通过函数 getpid() 获取当前进程的 PID
进程间存在父子关系，可以通过 fork() 主动创建子进程
父子进程相互独立，共享一份代码时，具有 写时拷贝 机制

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一、阻塞

先来看看进程状态图
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阻塞就是进程因等待某种条件就绪，而导致的一种不推进状态
通俗来说，阻塞就是进程卡住了，原因就是缺少资源

比如在我们日常生活中，常常发生堵车，这就是因为道路资源不够用了，车辆这个进程就需要原地等待

那么进程需要什么资源呢？

比如磁盘、网卡、显卡等各种外设
假设你现在想在 steam 上下载游戏，当你点击下载按钮后提示磁盘空间不足，此时是无法运行 steam下载这个进程的，因为此进程需要等待足够大的磁盘资源
此时我们就称此进程为阻塞状态

一言以蔽之，进程阻塞就是不被调度，原因是进程的 task_struct 结构体需要在某种被 OS 管理的资源下排队

二、挂起

理解 进程阻塞 后，理解 进程挂起 就比较轻松了

其定义为：当 CPU 资源紧张时，将进程交换至磁盘中挂起，此时内存中只有 PCB，所以挂起可以看作一种特殊的阻塞状态

比如在我们日常生活中，一边走路一边玩手机很危险，所以此时我们会将玩手机这个进程挂起，即把手机揣进兜里，然后专心执行走路这个进程

进程是何种状态，取决于此进程的PCB在哪里排队！！！ 本质无外乎链表的增、删、查、改！！！

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三、运行R

一个程序在运行就表示该进程处于运行状态，那么事实真的如此吗？
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可以看到当前的进程状态为睡眠 S+
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注： + 表示当前进程在前台运行中

原因在于：

运行了，但我们很难捕捉到
根据冯诺依曼体系， printf 也是将内存里面去写的，相当于显示器也有自己的缓存，printf 也有自己的 I/O，因为 I/O 的速度很慢，所以大部分时间都在 I/O，所以我们进程大部分都在等待状态

四、休眠D

存在一种特殊睡眠状态休眠 D，休眠又被称为不可中断休眠，顾名思义，休眠 D 状态下的进程是无法终止的，kill 指令和 OS都无能为力，只能默默等待进程阻塞结束，拿到资源了，进程才会停止休眠 D 状态

倘若存在休眠 D 进程长时间运行，那么此时就表示系统离宕机不远了

我来画个示意图来解释一下为什么会有这么一个特殊的进程状态，

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情景是进程A 想将一整天银行的交易记录（100w条）永久保存到磁盘里面，进程A把磁盘叫出来，说：我这边有100w条数据，请你帮我保存到你那边去呗，而磁盘相对于内存来说是非常慢的，而这个时候进程A就只能阻塞了，就被链入到磁盘等待队列 struct device* devices 中了，而状态变为S（假设，事实上是D，后面就知道为什么不能了），这个时候进程A就翘脚嗑瓜子了，让其他进程运行，但是这个时候，OS急冲冲地跑过来，说：我们内存资源已经不足了，你再占用资源我自己都要寄了，覆巢之下，岂有完卵！，我只好把你干掉了。这个时候磁盘发现写到第80w的时候发现这个时候磁盘也要慢了，只好告诉进程A：赶快告诉用户，写入失败了，赶快返回了错误码。但是这个时候进程A已经被OS干掉了，磁盘只好把数据丢弃了，也就造成了数据的丢失

数据丢失导致银行老板把进程A、OS、磁盘叫到办公室，磁盘委屈道：我就是个臭跑腿的，我已经将数据写入失败的可能告诉你了，我跟进程B，进程C都是这样干的，这不怪我！进程A说：这不怪我，这怪OS把我给干掉了，人在家中坐，锅从天上来，OS说：这不怪我，我本来就是管理者，我只是在履行保护内存资源的职责！

很明显，明察秋毫的我们发现了其实是银行的问题，定义了一个新的状态D深度睡眠，用于当 OS 和磁盘进行 I/O阻塞的时候，这就是D状态的由来

五、四个重要概念

竞争性：系统进程数目众多，而CPU资源只有少量，甚至1个，所以进程之间是具有竞争属性的。为了高效完成任务，更合理竞争相关资源，便有了优先级。
独立性：多进程运行，需要独享各种资源，多进程运行期间互不干扰。
并行：多个进程在多个CPU下分别同时进行运行，这称之为并行。
并发：多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间之内，让多个进程都得以推进，称之为并发。