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进程是一个负责分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。

进程=内核数据结构（用于描述和组织进程）+代码数据（实际内容）

描述进程-PCB

进程信息被放在⼀个叫做进程控制块的数据结构中，简称PCB（processcontrolblock），

Linux操作系统下的PCB是:task_struct

task_struct是Linux内核的⼀种数据结构，它会被装载到RAM(内存)⾥并且包含着进程的信息。

task_ struct

内容分类：

        标⽰符:描述本进程的唯⼀标⽰符，⽤来区别其他进程。

        状态:任务状态，退出代码，退出信号等。

        优先级:相对于其他进程的优先级。

        程序计数器:程序中即将被执⾏的下⼀条指令的地址。

        内存指针:包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针

        上下⽂数据:进程执⾏时处理器的寄存器中的数据。

        I/O状态信息:包括显⽰的I/O请求,分配给进程的I/O设备和被进程使⽤的⽂件列表。

        记账信息:可能包括处理器时间总和，使⽤的时钟数总和，时间限制，记账号等。

        其他信息 

所有运⾏在系统⾥的进程都以task_struct链表的形式存在内核⾥:

查看进程

使用ps指令可快速查看当前正在运行的进程：

使用top命令可以更全面的看到当前运行的进程：

也通过系统调⽤获取进程标⽰符：

 #include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main(){while(1){sleep(1);}return 0;}

运行结果：

其中PID就是进程标识 （process identification value），用于区分不同进程，

而PPID则是父进程的PID

父进程

在 Linux 系统中，所有的进程都是由父进程创建的，但有一个例外：第一个进程。第一个进程是由内核直接创建的，它没有父进程。这个第一个进程通常被称为 init（传统Linux系统） 或 systemd（现代 Linux 系统）。

而对于直接接受用户指令的shell外壳（命令行解释器），它的进程则是bash，在命令行下执行指令或启动程序所产生的进程都是bash的子进程

进程状态

理论层面

进程的状态决定了进程要做的工作，理论上进程主要有以下几个状态：

新建状态，就绪状态，运行状态，阻塞状态，挂起状态，结束状态

1. 就绪状态（Ready）

• 进程的程序和数据已经加载到内存中，等待 CPU 调度。

• 一旦 CPU 空闲，操作系统会从就绪队列中选择一个进程分配给 CPU 运行。

2. 运行状态（Running）

• 进程正在 CPU 上执行。

• 一个 CPU 同一时间只能有一个进程处于运行状态（单核 CPU）。

3. 阻塞状态（Waiting 或 Blocked）

• 进程因为某种原因（如等待 I/O 操作完成、等待锁、等待事件发生等）而暂时无法运行。

• 进程需要等待某个事件完成后才能继续运行。

• 在阻塞状态下，进程不会占用 CPU 资源。

4. 挂起状态（Suspended 或 Blocked）

• 进程被暂时移出内存，存储到外存（如磁盘）中，以释放内存资源。

• 挂起状态的进程无法直接运行，需要操作系统将其重新调入内存后才能恢复到就绪或运行状态。

• 挂起状态通常用于内存不足或系统负载过高的情况。

5. 终止状态（Terminated 或 Exit）

• 进程已经完成任务或因异常情况（如错误、信号中断等）而结束。

• 操作系统会清理该进程占用的资源，并从进程表中移除该进程。

进程状态转换

进程状态之间可以相互转换，常见的转换路径如下：

1. 就绪 → 运行：CPU 调度器选择一个就绪状态的进程分配 CPU。

2. 运行 → 就绪：进程的 CPU 时间片用完，或者被更高优先级的进程抢占。

3. 运行 → 阻塞：进程主动发起 I/O 操作或等待某个事件。

4. 阻塞 → 就绪：等待的事件完成（如 I/O 操作完成）。

5. 运行 → 终止：进程完成任务或因错误终止。

6. 就绪/阻塞 → 挂起：系统内存不足，进程被移出内存。

7. 挂起 → 就绪：系统将挂起的进程重新调入内存。

Linux中进程状态的实现

Linux对于进程状态有自己的划分，当然也在一定程度上对应了上述状态

Linux内核源码对进程状态的定义：

 /**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 */};

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。R对应理论层面的运行状态和就绪状态

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（Disksleep）有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptiblesleep），在这个 状态的进程通常会等待IO的结束。

S和D加起来对于理论层面的阻塞状态

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。X对应理论层面的结束状态

而挂起状态并没有直接标识，是因为挂起状态并不是一个独立的进程状态，而是通过其他状态和机制间接实现的。对于用户而言并不用特别在意挂起状态。

Z(zombie)-僵⼫进程

僵尸状态（Zombies）是⼀个⽐较特殊的状态。当进程退出并且⽗进程没有读取到⼦进程退出的返回代码（即父进程没有调用 wait() 或 waitpid() 来清理子进程的状态）时，就会产⽣僵尸进程

僵尸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，⼦进程就会进⼊Z状态

创建一个僵尸进程：

 #include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){pid_t id = fork();if(id < 0){perror("fork");return 1;}else if(id > 0){ //parentprintf("parent[%d] is sleeping...\n", getpid());sleep(30);}else{printf("child[%d] is begin Z...\n", getpid());sleep(5);exit(EXIT_SUCCESS);}return 0;}

运行结果：

父进程30816处于s状态，而子进程30817处于z状态

僵⼫进程危害

如果父进程一直不读取子进程状态，那么⼦进程就⼀直处于Z状态 ，这会导致子进程的PCB一直存在占用系统资源

孤儿进程

如果父进程先退出，而⼦进程后退出并进入Z状态，这就使得子进程成为了“孤⼉进程”

孤⼉进程会被1号进程init领养，并且由init进程回收。