探索Linux下进程状态 | 僵尸进程 | 孤儿进程
Linux下进程状态
任何进程在运行时都会有自己的状态
下面的状态在kernel源代码里定义：
/*
* 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 */
};
常见的几种状态：
-
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（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。
R、S状态
下来看下面这串代码的运行状态：
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
while(1)
{
printf("I am a process,pid:%dn",getpid());
}
return 0;
}
重复查看代码运行状态：while :; do ps ajx | head -1 && ps ajx | grep testStatus | grep -v grep; sleep 1; done
当程序运行时，显示的是S状态，S状态是休眠状态
将代码中while循环里面打印的内容去掉，再来查看状态：
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
while(1)
{
}
return 0;
}
此时代码中只有while死循环，此时是R状态，表示进程正在运行，这个很好理解。
这两个程序刚刚都是运行，为什么第一个代码是S状态（休眠状态）呢？
休眠状态本质上是程序什么都没有做，这叫做休眠状态，但是刚刚一直在打印内容，说是什么都没做，好像有点不对。原因在于：CPU的执行速度很快，比显示器设备显示快的很多，该进程大部分时间都是在显示器的等待队列里等待显示设备就绪，因此最终查看的状态是休眠状态（S状态）。当我们去掉printf后，进程始终都在运行状态里，所以最终查出来的状态是运行状态（R状态）。
休眠状态本质就是进程在等待“资源”就绪
当程序正在运行时，如果ctrl+c，进程被终止，称为可中断睡眠。
S+：意思是进程在前台运行，S是进程在后台运行
当进程处于后台运行时，无法通过ctrl+c终止程序，需要使用指令：kill -9
T/t状态
T状态和t状态我们可以认为这两个状态是一样的，对于一个进程，可以使用指令kill -19 进程的pid来让进程处于停止状态
T/t状态：让进程处于暂停状态。
让进程结束暂停状态，继续运行：kill -18 进程pid
当我们使用gdb调试打断点时，遇到断点处就暂停，此时是t状态，这种场景是被追踪暂停。
D状态
D状态：Linux系统比较特有的一种进程状态。在Linux系统层面称作浅度睡眠，S称为深度睡眠。
disk是磁盘的意思，好像是说针对于磁盘的一种状态
有这样一个场景，操作系统中有一个进程，需要将1GB的数据写入磁盘中。首先根据冯诺依曼体系，这个进程要把数据存入磁盘中，实际上是将数据存入外设。进程把数据交给磁盘，磁盘在存储时需要时间，当前进程需要等待，也就是S状态。Linux操作系统负责的是进程管理，文件系统等，整个操作系统管理系统软硬件资源，当系统中整个资源内存不足时，Linux操作系统有权杀掉进程来释放空间。进程在等待磁盘反馈，操作系统忙前忙后，忙的不可开交，看到这个进程：“你干嘛呢？我快忙死了，我快要崩溃了，一旦我崩溃你可知后果？？”，操作系统生气了，一气之下把这个进程干掉了，释放了这个进程的内存资源。操作系统继续干自己的事情了，磁盘就说：“不好意思，写入失败，你（进程）跟用户说一下。哎？进程呢？你咋不见了”磁盘在想咋办呢？此时又有新的进程来了，磁盘心想：“不管了，反正之前的进程给的数据写入失败了，先写入新进程的数据吧”。这就造成一批数据丢失问题，如果这个数据很重要，那麻烦大了。用户要对操作系统、磁盘、进程批评审查了。这么一看，操作系统、进程、磁盘好像都没有错，是制度的问题，当进程在向磁盘中写入数据时谁都不能将该进程干掉。于是D状态就诞生了。
当一个进程处于D状态时，它不会响应任何请求，任何人和操作系统都无法干掉这个进程。
结束D状态方式：
- 等待某个条件，比如数据读入完毕
- 直接断电
僵尸进程
- 僵死状态（Zombies）是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程（使用wait()系统调用,后面讲）没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程
- 僵死进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。所以，只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取子进程状态，子进程进入Z状态
代码：
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
pid_t id=fork();
if(id==0)
{
int cnt=5;
while(cnt)
{
printf("I am child process,pid:%d,ppid:%dn",getpid(),getppid());
sleep(1);
cnt--;
}
_exit(0);
}
else
{
while(1)
{
printf("I am father process,pid:%d,ppid:%dn",getpid(),getppid());
sleep(1);
}
}
return 0;
}
已经运行完毕，但是需要维持自己的退出信息，在自己的进程task_struct会记录自己的退出信息，未来让父进程来进行读取。如果没有父进程读取，僵尸进程会一直存在。
上述代码中，子进程执行完五次后，就处于Z状态并且后面跟了一个<defunct>，该单词有不存在的意思，只不过还等待父进程来回收它的资源。处于Z状态的进程的相关资源不能被释放。只有当父进程把子进程的相关资源回收后，子进程才能变成死亡状态（X状态）。一般的，我们讲这种处于Z状态的进程叫做僵尸进程，如果父进程一直不回收，将长时间占用内存资源，造成内存泄漏。
僵尸进程危害：
- 进程的退出状态必须被维持下去，因为他要告诉关心它的进程（父进程），你交给我的任务，我办的怎么样了。可父进程如果一直不读取，那子进程就一直处于Z状态？是的！
- 维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在task_struct(PCB)中，换句话说， Z状态一直不退出， PCB一直都要维护？是的！
- 那一个父进程创建了很多子进程，就是不回收，是不是就会造成内存资源的浪费？是的！因为数据结构对象本身就要占用内存，想想C中定义一个结构体变量（对象），是要在内存的某个位置进行开辟空间！
- 内存泄漏?是的！
孤儿进程
僵尸进程代码中是子进程先退出，父进程一直运行
在孤儿进程中，让父进程先退出，子进程一直运行
代码：
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
pid_t id=fork();
if(id==0)
{
int cnt=500;
while(cnt)
{
printf("I am child process,pid:%d,ppid:%dn",getpid(),getppid());
sleep(1);
cnt--;
}
_exit(0);
}
else
{
int cnt=5;
while(cnt--)
{
printf("I am father process,pid:%d,ppid:%dn",getpid(),getppid());
sleep(1);
}
}
return 0;
}
父进程结束后，只剩下子进程，为什么父进程不会处于僵尸进程？父进程也是bash的子进程，父进程结束后，它的父进程bash会将它回收掉，并且过程很快，所以父进程不会处于僵尸状态。
当父进程结束后，它的子进程的父进程变成1号进程，即操作系统
将父进程是1号进程的进程叫做孤儿进程。 孤儿进程被1号i进程领养，当然要有进程回收喽。