进程状态

1.进程排队

硬件的队列

进程排队

2.进程的三大状态

什么是状态

运行状态

阻塞状态

挂起状态

3.Linux系统中的进程状态

4.僵尸状态

5.孤儿进程

1.进程排队

硬件的队列

计算机是由很多硬件组成的，操作系统为了管理这些硬件，通常需要为这些硬件创建数据结构，比如：

在这个数据结构中，有一个 task_struct* q 的东西，这个就是硬件的队列。每个硬件都有属于自己的一个队列；对于CPU来说，我们称它的队列为运行队列；对于键盘、显示器等设备来说，我们称它们的队列为阻塞队列。

进程排队

我们的计算机系统中的进程往往不止一个，但是大多数硬件只有一个，这些进程往往需要使用硬件，这就导致了使用同一个硬件的进程之间必须进行排队。

那么如何进行排队呢？我们可以这样理解。task_struct对象是可以通过双链表的形式组织起来的，task_struct* q 指向一个 task_struct 对象，这样就天然的形成了一个队列。

操作系统就可以从描述硬件的数据结构中拿到 q 变量，再通过q变量拿到所有需要使用该硬件资源的进程了。

2.进程的三大状态

什么是状态

状态其实就是task_struct中的一个整形变量：

当进程处于不同硬件的队列中，status就对应不同的值，进程就处于不同的状态。

运行状态

当我们的进程准备就绪，需要运行的时候，操作系统就会改变该进程的task_struct中的prev和next指针，让这两个指针和CPU运行队列中的结点进行连接，并将该进程中的状态设置为运行状态；这样，一个进程就处于运行状态了。

阻塞状态

一个进程在CPU上运行的时候，不可能一直处于运行状态，因为，当代计算机都有一个时间片的概念。也就是说，一个进程占据CPU的最大时间为时间片的大小，当时间片结束之后，不管运行是否结束，都应该从CPU上剥离下来，给其他的进程使用CPU资源。

而且，有些进程在运行的过程中需要获取软硬件资源，比如说一个程序中有一条输入语句，当程序运行到该语句的时候，就需要等待用户输入，也就是等待资源就绪。

我们假设输入设备是键盘，当资源没有就绪的时候，操作系统就会把该进程的PCB链入等待的资源提供的队列中，也就是键盘的队列，并且将该进程的状态设置为阻塞状态：

目前我们就知道了：状态的变化，会引起进程的PCB对象被链入不同硬件的队列中。

挂起状态

挂起状态有一个前提：计算机资源已经比较吃紧了。

比如说：一个程序被加载到内存中形成进程之后，该进程可能在等待某种资源而处于阻塞状态，这个时候，该进程不会被CPU运行，但是内存中却要保存该进程的PCB以及该进程的代码和数据；如果计算机中的资源已经比较吃紧了，也就是说计算机中的进程比较多，已经逼近崩溃的边缘了，操作系统为了不让系统崩溃，就会对该进程的代码和数据进行换出（换出到磁盘的swap分区中），以此来缓解计算机内存的压力，等到系统压力缓解之后，或者该进程的资源准备就绪之后，再对该进程的代码和数据进行换入。

当一个进程的代码和数据被换出到磁盘的swap分区中，操作系统会将该进程的 task_struct 中的进程状态修改为挂起状态，此时的进程就处于挂起状态了。

3.Linux系统中的进程状态

Linux2.6内核源代码中关于进程状态的表示：

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，也就是软硬件资源就绪（这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠）。
D：磁盘休眠状态（Disk sleep）有时候也叫不可中断睡眠状态，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 信号给进程来停止当前进程，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，我们查不到这个状态。
Z：僵尸状态，当一个进程退出后，但是它的父进程还没有读取它的退出信息的时候，该进程就处于僵尸状态。

4.僵尸状态

什么是僵尸状态？僵尸状态是进程的一种比较特殊的状态，当进程退出之后，该进程的父进程没有读取到进程的退出信息时，该进程就会处于僵尸状态。在Linux系统中，僵尸状态用Z表示。

为什么要有Z状态呢？我们创建一个进程，是希望这个进程完成某项工作，那我们肯定想要知道子进程把工作完成的怎么样，所以，子进程一定会产生一些结果数据保存在PCB当中，让父进程来读取，只有父进程读取之后，我们才能知道子进程把工作完成的怎么样了。也就是说，进程退出之后，要保持Z状态来让父进程读取子进程的退出信息。

僵尸状态的危害？一个进程只有被父进程读取到退出信息之后才会完全退出，如果父进程一直不读取子进程的退出信息，那么子进程就会一直处于僵尸状态。也就是说，进程不会完全退出，既然不会完全退出，操作系统就要一直维护进程的PCB对象；PCB对象是要占据内存空间的，如果父进程有很多个子进程，父进程一直不读取子进程的退出信息，那么就有大量的PCB需要维护，内存中的这些空间被子进程的PCB对象所占据，自己不用，别人也用不了，就会造成内存泄漏问题。

如何避免僵尸状态的危害呢？在子进程运行结束之后，应该立即读取子进程的退出信息。