【LINUX】进程概念与进程状态_进程的概念和进程的状态

前言：
讲解进程之前，我们先对计算机硬件系统有一个初步的了解，同时要搞清楚为什么要有操作系统，以及操作系统帮助我们完成什么工作。

一、冯·诺依曼体系

如图，由于外设的读取速度是非常慢的（相对于内存），而CPU的运算速度非常快，经常会出现外设还未读取，cpu已经读取完成进度等待状态了。因此我们需要提前从外设里提取一部分数据存储在内存中，让内存为cpu提供数据。

在数据层面，外设一般不与cpu打交道，只和内存打交道

学习C语言的时候经常听到一句话，程序要被加载到内存里才能执行。其实就是由于计算机的体系结构决定的。
可执行程序被存储在磁盘上，磁盘属于一种外设，因此不会直接和cpu打交道，所以需要将程序先加载到内存上，让内存与cpu打交道！

常见的输入设备和输出设备有：
输入设备：键盘、鼠标、话筒、摄像头、网卡、磁盘…
输出设备：显示器、磁盘、音响…

二、操作系统

介绍完计算机的体系结构，有如此多的硬件，包括输入设备和输出设备，那么如何将他们管理起来呢？

操作系统是一款进行软硬件资源管理的 软件。

1、如何理解操作系统对硬件进行管理呢？
首先我们要知道，管理的本质就是对被管理的东西进行建模，举个例子：
一所学校应该如何管理学生？并不是进入了这所学校的大门就算是被管理了，我们知道只有我们的学籍信息出现在学校数据库里，我们才算是被学校管理了。

也就是说，学校管理的并不是我们这个实在的人，而是将我们的各种数据存储在学籍系统里，包括年龄、成绩等。是谁拿到我们的数据呢，是辅导员，显然这样更加高效合理。

操作系统也是采用这样的方式进行对软硬件的管理，即：

管理的本质：先描述再组织

2、操作系统为什么要对软硬件资源进行管理呢？

操作系统对下通过管理好软硬件资源的（手段），对上给用户提供良好（安全、稳定、高效、功能丰富）的执行环境（目的）。

3、操作系统会相信我们吗？

再举一个例子，银行帮助用户存取金钱，但银行是绝对不会信任任何人的，即银行不可能对我们开放金库。银行提供了窗口来为我们用户提供服务。
其中对应关系如下：

操作系统也是一样，操作系统为了保证自己的安全，是绝不会完全相信我们的。它同样预留了一些接口（系统调用）其实就是C函数。

用一张图更清晰的感受计算机的体系结构：

三、进程概念

我们任何启动程序的行为，都是操作系统帮助我们转换为进程。

文件是由文件内容和文件属性决定的，进程则是由内核关于进程的数据结合 + 当前进程的代码和数据构成。

windows下这个结构体为pcb而在linux下这个结构体是task_struct

1、bash命令行解释器，本质上也是一个进程
2、命令行启动的所有程序，最终也会变成进程，而改该进程的父进程都为bash

四、进程创建

启动程序：
如何创建一个进程？只要启动一个程序即创建了一个进程，如何查看这个进程呢？

• 可以通过 /proc 查看
• 也可以通过 ps 和 top 等用户及命令查看

使用以下命令可以查看名为 myfile 的进程。

ps axj | head -n1 && ps ajx | grep myfile | grep -v grep
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其实每个进程都会一串标识数字，被叫做进程标识符，我们需要通过 系统调用getpid和getppid 来获取当前进程的进程标识符。使用时需要引入这两个头文件。

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
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先写一个死循环，让程序输出自己的pid和ppid，达到如图效果：
紧接着查询是否存在这两个进程：

得出结论：父进程确实存在且是bash。

fork系统调用：
系统调用函数fork也可以创建一个进程，并且可以在一个进程创建后在其中再创建一个子进程。

以下是一个参考代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(){
	while(1){
		int ret = fork();
		if(ret == 0){
			//子进程
		}else{
			//父进程
		}															
	}	
}

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1、fork之后，执行流会被分为两个。
2、fork之后，谁先执行由调度器说了算。
3、fork之后，二者共享代码。

fork是如何看待代码和数据的呢？
进程在运行的时候，是具有独立性的！父子进程也是一样

代码：代码只读，二者会共享。
数据：当一个执行流尝试去修改数据的时候，OS会自动给我们当前进程触发写时拷贝。

如何理解fork有两个返回值的问题？
这个问题等我们学到进程地址空间再进行详细解析。

五、进程状态

进程同样拥有状态，就像我们浏览应用经常会遇到卡顿等现象。这就与进程的状态息息相关。

进程状态：
在学习进程状态之前，我们必须要搞明白两个状态：

阻塞： 进程因为等待某种条件就绪，而导致的一种不推进的状态。

既然如此，阻塞一定是在等待某种资源（磁盘、显卡、外设等）就绪

因此需要等待某种资源的PCB就要维护在OS管理的不同设备的请求队列下排队！

挂起：
挂起状态如图所示，进程在等待某个资源的时候，若等待时间过长，会将代码和数据放入磁盘内。

进程是什么状态，一般也看这个进程在哪里排队

• 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。
  

并且这个队列是由操作系统维护！

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• 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，本质是一种阻塞状态。

• D磁盘休眠状态（Disk sleep）有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的进程通常会等待IO的结束。一般我们见到D状态是非常危险的。

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• 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。

T之后的状态不带 ＋ ？

‘+’ 表示进程在前台进行，没有+表示在后台运行，不可以使用ctrl + c停止进程，需要使用kill命令杀死进程。

kill -9 pid
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• 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。

• Z僵尸进程

我们为什么要使用进程？因为我们需要这个进程来帮我进行工作，通常我们关心结果，如果进程结束立马进入X状态退出进程，父进程就没有机会获得结果了，所以在LINUX下，进程彻底退出，会维持一个Z状态，方便后续父进程（OS）读取子进程退出的退出结果。

结语：
到这里本篇文章就结束了，希望对你理解linux 进程有些许帮助，若你觉得本文写的还不错，可以点赞+ 关注支持一下学者，我们下次见~~