云南营销型网站建设,谷歌 wordpress 插件,wordpress教程文档,怎么下载网站模板目录一.进程状态1.阻塞#xff1a;2.挂起#xff1a;具体情况3.具体操作系统状态变化R#xff1a;运行状态(running)S#xff1a;休眠状态(sleeping)D#xff1a;磁盘休眠状态(Disk sleep)T#xff1a;暂停状态(stopped)暂停进程继续进程t#xff1a;追踪暂停状态(traci…
目录一.进程状态1.阻塞2.挂起具体情况3.具体操作系统状态变化R运行状态(running)S休眠状态(sleeping)D磁盘休眠状态(Disk sleep)T暂停状态(stopped)暂停进程继续进程t追踪暂停状态(tracing stop)X死亡状态(dead)Z僵尸状态(zombie)僵尸进程的危害4.进程状态总结二.孤儿进程三.进程优先级1查看系统进程PRI 和 NI注意2.调整优先级四.Linux系统中kill指令常见信号五.补充概念多任务系统 操作系统接管了所以的硬件资源并且本身运行在一个受保护的的级别。所有的应用程序都以进程 的方式运行在比操作系统权限更低的级别每个进程都有自己独立的地址空间使得进程之间的地址空间相互隔离。CPU由操作系统统一进行分配每个进程根据检测优先级的高低都有机会得到CPU但是如果允许时间超出一定的时间操作系统会暂停该进程将CPU资源分配给其他等待的进程。这种CPU的分配方式即所谓的抢占式 操作系统可以强制剥夺CPU资源并且分配给它认为目前最需要的进程。如果操作系统分配给每个进程的时间都很短即CPU在多个进程间快速地切换从而造成了很多进程都在同时运行的假象。目前几乎所有现代的操作系统都会采用这种方式比如我们熟悉的 UNIX、Linux、Windows NT以及Mac OS X等留下的操作系统。 ---- 《程序员的自我修养》 一.进程状态
每个人在某一刻都有自己的状态比如你现在在看这篇文章那你的状态就是学习别人在睡觉那状态就是休息而进程也有自己的状态不同的状态展现了进程当前的情况。
我们先来了解一个尝试比方说你现在正在使用抖音看直播那对应的进行是否一直在CPU上运行呢 答并不是。 假如CPU上一直运行看直播这个进程那其它的进程就没有办法使用CPU完成自己的程序我们若是还想去下载一个软件、使用微信与朋友聊天或干其他的事情那只能等这个进程执行完后再去做可事实并非如此我们可以在刷抖音的同时下载软件并在微信上去聊天这是因为CPU可以在多个进程快速切换CPU先运行一个进程之后在切换其他进程如此运行进程让每个进程都运行一点在一个时间段内代码都得以推进。CPU运行速度极快我们的感官是感受不到的造成多个进程同时运行的假象这也就是我们文章开头提到的多任务系统 至此我们了解到进程在运行的时候是可以被操作系统管理调度的那凭什么某个进程在某一刻可以被CPU运行而其它进程不被运行呢 这就取决于进程状态进程不同的状态就体现了进程当前能做什么事情不能做什么事情。所以进程处在什么样的位置取决于进程自己。 接下来我们在来理解操作系统中状态的两个概念目前具体的操作系统中进程的状态大都衍生于这两个概念掌握之后再来看其他的状态可以变的轻松一点
1.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。 想要理解这个概念我们需要知道操作系统是如何看看待资源(磁盘、键盘、网卡、显卡等等)的。
首先操作系统想要了解并调用某个计算机中的成员是通过 先描述后组织 的方式比如说进程就是操作系统通过PCB结构体其中为程序的特性Linux操作系统的PCB叫做task_struct 将运行到内存的程序变为一个个对象一个进程还包括对应内存的代码和数据我们这里不讨论这个通过链表的数据结构将对象存入接着就是对链表的增删查改或其他操作来管理进程。
其次操作系统也是通过先描述、后组织 的方法来应对计算机资源的将这些资源通过类似的结构体的形式创建出一个个对象这些对象代表的就是一个个计算机资源也将这些对象通过链表的数据结构通过增删查改等方式管理对象从而管理计算机资源。
了解了这些基础我们在通过两个例子来看一下什么是进程的阻塞状态 当我们正在下载一款软件但是突然断网了 当我们正在下载这款软件时下载软件这个进程是在使用CPU运行的 当网线突然断掉该进程就缺少了网络资源CPU无法在进行运行该进程于是操作系统便将其从CPU特定的某种队列 中将其拿出放在了网络所对应的资源处网卡所维护的队列中进行排队等待网卡为该进程提供资源。 此时进程是不被CPU调度的在用户看来就是卡住了而这种等待资源的状态就是阻塞。 我们使用C语言编写一段程序其中调用scanf函数需要通过键盘输入一个值 同理在运行到scanf函数前该程序所对应的进程通过CPU的运行来推进 代码的运行但当运行到scamf函数需要从键盘输入值时CPU就无法在将进程运行下去此时它需要来自键盘的资源操作系统也将其放到了所对应的资源所维护的队列中进行排队。 此时CPU不在运行该进程在用户看来这也就是程序卡了而该进程的状态即为阻塞。
总结
阻塞就是进程卡了不被CPU调用阻塞一定是在等待某种资源等待占有磁盘、网卡、显卡等各种外设为什么阻塞进程要通过等待的方式等具体的资源被别人用完后在被自己使用阻塞就是等待某种资源的过程PCB描述进程的PCB结构体对象可以被维护在不同的队列中不只是CPU
注意 CPU切换运行进程这些进程都是可以被CPU调用的阻塞是一个进程缺少一种或多种资源从而停止被调用转去获取资源。
2.挂起 内存中只存储进程的PCB创建出的对象而没有对应的代码和数据时此时进程的状态就是挂起 。 当一个程序被加载到内存操作系统将其以进程的形式运行后在内存中该进程包括PCB所创建的对象和对应的代码和数据由CPU运行进程推进代码的运行当其缺少一种或多种资源后将其从CPU特定的某种队列中提取放入对应资源所在的队列此时进程的状态为阻塞。 此时的进程处在阻塞的状态需要等待资源这就导致对应的代码和数据 占用着内存却没有什么作用此时操作系统会考虑将该代码和数据 转移到磁盘中只保留进程的PCB使内存可以存储更多需要处理的数据此时内存中对应进程的状态就是挂起 严格意义上讲这种状态又叫阻塞挂起状态 具体情况
当进程获取资源后再从磁盘内将对应的代码和数据转移到内存重新调用CPU运行进程。
若当内存中有200个进程其中只有30个使用CPU运行推动代码运行剩余的170个都处于阻塞状态操作系统就会考虑将那170个进程中部分的代码和数据转移到磁盘释放内存空间提高内存利用率。
3.具体操作系统状态变化 上面讲的是操作系统状态的理论部分是宏观上操作系统状态最核心的概念这些理论在任何一个操作系统中都是正确的接下来我们脱离这些抽象的东西来看一下在Linux系统中进程具体的状态是如何变化的。 为了弄明白正在运行的进程是什么意思我们需要知道进程的不同状态。一个进程可以有几个状态在Linux内核里进程有时候也叫做任务task表示任务在Linux操作系统中PCB是task_struct而在Linux创建时的一段时期进程就被叫做任务可见进程和任务的关系非常紧密。
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 */
};首先在Linux中进程的一部分是由task_struct结构体创建的对象而task_struct是一个结构体内部会包含各种属性其中就有状态。
struct task_struct
{int status;//进程状态的变化就是修改status整数//其他属性
}R运行状态(running) 并不意为着进程一定在运行中它表示进程要么是在运行中要么在运行队列队列由操作系统自己维护里。 其模拟状态和特点如下图
下面我们通过在Linux环境下运行一段代码来查看进程的状态创建下面两个文件并编写对应的代码
test.c makefile 调用下面的指令查看进程信息
ps axj | head -n1 ps axj | grep mytest | grep -v grep首先执行make指令生成可执行程序然后使用复制的会话运行程序
如下图我们将程序运行程序进入死循环然后查看进程的信息 我们看到查看到的进程的状态大多都是S只有一个是R(这里先不管我们只看字母后面会说的) 首先S是睡眠状态是阻塞状态的一种 这是因为程序需要进行循环打印需要频繁的访问显示器设备而我是在在Xshell中使用centos7云服务器其主机可能在离我千里之外的地方printf打印结果想要出现在我的显示器上需要有访问外设的行为 这导致进程在运行的过程中需要显示器资源此时就处于阻塞 状态。 CPU的运行速度是很快的而等待外设时间相对于CPU就慢的多所以我们查看进程看到大多数时候都处于S 阻塞状态很少出现R 状态。 我们将test.c 文件修改如下之后运行查看结果 之后在使用make指令生成可执行文件之后运行该文件查看其进程状态 我们看到此处查看进程所有的结果表明该进程的状态为R 此时运行该代码不需要任何资源只是在用CPU进行运行所以我们看到它的状态一直是R S休眠状态(sleeping) 在Linux系统当作S休眠状态又叫可中断休眠 可以被终止可以暂停意为着进程在等待事件的完成本质就是阻塞状态。 我们将test.c 文件修改如下: 之后使用make指令创建对应可执行文件然后运行该文件 我们看到此时所处的状态为S状态( 之后讲) 此时进程运行到scanf需要输入数据进程需要键盘提供资源该进程的task_struct对象在键盘资源所对应的队列中排队等待资源处于阻塞状态 此时可以使用Ctrl c或其它命令人为的中断该进程所以S 休眠状态为可中断休眠。了解
D磁盘休眠状态(Disk sleep) 在Linux系统中也叫做不可中断休眠状态(uninterruptible sleep)在这个状态的进程通常会等待IO的结束。 这个状态主要应对特殊的情况这里不好演示我们通过下面的例子来讲解 一个进程在正常的运行某一刻它需要将一段数据存储在磁盘的某个位置而磁盘的运行速度比较慢它在存储的这段时间该进程无法在继续推进代码只能等数据存储完成此时这个进程的task_struct在磁盘对应的队列中排队CPU去执行其他的进程。 如果是正常的情况当磁盘将数据存储后该进程继续使用CPU运行但在该进程处于阻塞状态时内存已经无法在存储其他的数据操作系统此时就会想办法释放一定内存空间内不被使用的数据释放部分内存而正在S 状态的进程就会被操作系统杀掉若在进程被杀掉后磁盘存储数据时发生了一定问题比如磁盘空间不足磁盘无法解决他就会返回给对应的进程告诉它数据存储失败在由进程告诉用户存储数据失败但此时进程已经被杀死那磁盘只能拿着数据在风中凌乱 那对这些数据磁盘该如何处理丢弃吗若数据是用户的账号密码或银行的转账信息呢自然不能丢。 保留下来呢对应的进程又没办法联系不知道保留在哪里。 首先这种情况是可能存在的而且这种情况十分危险的想要解决它只能让操作系统不去杀死进程这就需要为该进程复以新的状态D 状态。 D状态是磁盘无法急时存数数据造成的通常磁盘无法及时存储数据都是因为磁盘已经负担很重几乎面临奔溃而磁盘都是这样内存同样差不多内存中会存在大量的请求需要磁盘处理为了防止数据丢失D状态因此诞生。D状态下的进程不能被操作系统杀死只能等待该进程获取对应资源后自己解除该状态有时候因为D状态的存在关机重启也无法办到只能切断电源但数据丢失的损失只能自己承担。我们一般遇不到处在D 状态的进程如果从事系统管理、运维、存储等工作经常会遇到该状态。
T暂停状态(stopped) 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止T进程用户想要让一个进程暂停。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状态也是一种阻塞状态。 在该文章第四个段落下总结有Linux系统中kill指令常见信号
我们将test.c 文件修改如下 暂停进程
想要让一个进程处于T状态需要向其发送 SIGSTOP 信号而该信号是通过kill指令发送如下
使用kill -l查看 SIGSTOP 信号对应的序号 对应序号为19向一个进程传递该信号使用kill -19 进程对应PID的方式。
之后使用make指令创建对应可执行文件然后运行该文件向对应进程发送 SIGSTOP 信号查看进程状态 继续进程
若我们要该进程继续运行需要向前发送 SIGCONT 信号同样使用kill指令发送
使用kill -l查看 SIGCONT 信号对应的序号 对应序号为18向一个进程传递该信号使用kill -18 进程对应PID的方式。 我们看到进行继续运行此时的状态为S 后面的**** 没有了 其中进程状态后有**** 表示进程在前台运行这样的状态下我们可以使用Ctrl c 来关闭进程
而没有**** 表示进程在后台运行此时我们可以正常执行shell指令但不能在使用Ctrl c 关闭进程 想要关闭该状态下的进程我们有两种方法一是需要向该进程发送 SIGKILL 信号 对应的序号为9向一个进程传递该信号使用kill -18 进程对应PID的方式。在我的操作系统中需要在使用Ctrl c 才能看到命令行而有的是不用的 二是直接使用下面的指令来关闭该进程
killall 进程名注意进程名不是PID而是执行的可执行文件名
注意
对于暂停状态用户可以将进程暂停而操作系统也可以将一个状态比方说当用户出现一些非法操作时操作系统就会暂停对应的进程S 和 T 的区别在于S是进程在等待资源是真正的阻塞状态T是停止进程的某些行为。
t追踪暂停状态(tracing stop) 在我们调试代码时让程序在断点处停止本质就是暂停状态而这种状态就是追踪式暂停。 如下图我们使用gdb设置断点并运行之后查看进程的状态 一个进程为gdb调试对应可执行文件的进程第二个为我们写的程序对应的可执行文件在内存中对应的进程此时这个进程的状态为t 表示该进程为暂停状态
所以我们打断点调试时在断点处暂停本质就是gdb向目标进程发生暂停信息使其暂停
X死亡状态(dead) 这个状态表面进程已经死亡进程中的PCB、代码和数据都已经被回收你不会在任务列表里看到这个状态。 虽然这个状态我们看不到但有一个和它相关的状态即Z状态–僵尸状态 。
Z僵尸状态(zombie) 进程是干什么的进程是为我们解决事情的既然是解决事情那必然会有结果的产生我们要不关心结果要不不关心不关心结果进程运行完也就完了要是我们关心结果呢 僵尸进程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使用wait()系统调用获取。返回代码即返回时的状态是运行成功后正常结束还是被OS杀死或是其它时就会产生僵尸进程。一个进程具有独立性我们没有办法将其中的数据返回给父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。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 我们修改test.c文件如下 该程序运行后会产生两个进程一个父进程一个子进程我们杀死子进程父进程是不会读取到子进程状态的此时子进程就属于僵尸状态如下 我们看到子进程被杀死后是不会直接被回收的而是由父进程接收状态为Z 方便获取返回代码
僵尸进程的危害
进程退出后父进程没有获取其返回代码那该进程的僵尸状态就会一直维护下去不论父进程想不想知道该进程的结果是怎么样的但子进程必须要有告诉它的准备。(操作系统无法确定父进程是否需要知道子进程运行的结果所以会出现僵尸进程保留结果)僵尸状态就是用数据维护它也属于基本信息保存在task_struct(PCB)中要是僵尸状态一直不解除那PCB就要一直维护。如果一个父进程创建了很多子进程但就是不回收那就造成了资源的浪费因为数据结构对象本身就是要占用内存的是要在内存的某个位置进行开辟空间这就造成了内存泄漏。
4.进程状态总结 二.孤儿进程 父进程先退出子进程就称为“孤儿进程 ”孤儿进程被1号init进程领养由init进程回收 我们通过下面的实验来证明孤儿进程的情况
在myprocess.c 文件中编写如下程序 该程序功能为创建子进程并于父进程一起运行当父进程在循环内运行6次后便会退出只剩下子进程此时我们在来查看子进程的情况 在makefile 文件中编写如下代码 通过make指令快速创建可执行文件myprocess 其中**$** 表示依赖关系中冒号左边的目标myprocess$^ 表示依赖关系中冒号右边的依赖myprocess.c 当生成的可执行文件运行后使用下面的指令时其在页面循环打印出对应的进程情况
while :; do ps axj | head -n1 ps axj | grep -v grep | grep myprocess; sleep 1; echo -----------; done执行结果如下图 通过上面的图画我们看到当父进程退出后只有子进程在运行而子进程对应的PPID由原本的5890变为1 我们知道一个进程退出后若其父进程没有接收其返回代码该进程会变为僵尸进程而我们写的代码运行后产生了父子进程父进程循环6此后退出为什么没有变为僵尸进程呢 首先父进程5890(PID)也是有父进程的它的父进程就是bash(命令行解释器)虽然父进程5890没有接收其子进程的返回值(我们没有写让父进程5809接收)但是bash3200却自动接收了父进程5890的返回代码处理其僵尸状态使进程5890被回收。 其次我们看到当父进程5809退出后子进程5891由进程1领养这个进程1就是init也可以看作是操作系统领养了子进程5891这种被领养的进程就称为孤儿进程。 那为什么父进程退出后其子进程变为孤儿进程被操作系统领养呢 如果不领养这个子进程就没有父进程在其退出是就会变为僵尸进程并且没有父进程将其回收造成内存泄漏所以子进程必须被领养。 注意 父进程退出后子进程变为孤儿进程其的状态变为S 没有**** 表示其在后台运行想要杀掉该进程只能是否两种方法来完成对该进程的退出 //方法1
kill -9 进程PID//方法2
killall 进程名注意方法2中进程名表示运行的可执行文件名不是PID 三.进程优先级 CPU资源分配的先后顺序就是值进程的优先权(priority)优先权高的进程有优先执行的权力。配置进程优先权对多任务环境的Linux很有用可以改善系统性能。还可以把进程运行到指定的CPU上这样一来把不重要的进程安排到某个CPU可以大大改善系统整体的性能。 为什么要有优先级 因为CPU资源有限一台普通的电脑上CPU是4~8个而要执行的进程少说也要20个以上所以要让重要的进程优先执行保证利益的最大化。 1查看系统进程
在Linux或unix系统中用ps -al指令则会类似输出以下几个内容 其中重要信息如下 UID代表执行者的身份用户标识符 如上图当我们查看当前文件下的信息时可以看到两种表示文件所属用户或所属组的方式其中用户使用用户名来标识彼此而操作系统使用用户标识符UID数字来标识用户 PID代表这个进程的代号PPID代表这个进程是由那个进程发展衍生而来的亦即父进程的代号PRI代表这个进程可被执行的优先级其值越小越早被执行NI代表这个进程的nice值 PRI 和 NI
PRI(priority)即进程的优先级就是程序被CPU执行的先后顺序此值越小进程的优先级越高 每个普通进程的PRI默认值为80 NI(nice)表示进程可被执行的优先级的修正数值 nice值默认基本都是0 PRI值越小越快被执行加入nice值后将会使得PRI变为PRI 80 nice当nice为负数时该进程的优先级将会变小即期优先级会变高则其越快被执行调整优先级在Linux下就是调整进程的nice值nice其取值范围是**-20~19** 一共40个级别一般不会去改nice值一直使用默认值 nice值之所以有范围为了防止优先级被调整过度时每次先使用CPU都是同一批进程其它进程没办法更好的调度执行所以过渡器 不允许过度调整nice值调度器主要功能较均衡的让每个进程都可以使用CPU推进代码而不能使一个或几个进程产生偏差所以优先级对于我们来说并不是很重要我们一般写代码也几乎不回去调整优先级
注意
进程的nice值不是进程的优先级他们不是一个概念但是进程nice值会影响到进程的优先级变化。可将nice理解为是进程优先级的修正数据
2.调整优先级 调整方法非常多可以使用代码去调整也可以用指令去调这里我们讲一下使用top去调整进程的优先级 首先我们编写如下test.c 文件 修改makefile 如下 使用make mytest指令生成可执行文件mytest之后按照下面的步骤做
执行该文件使用ps -la查看对应进程的PID使用top指令打开top进入top后按“r”输入进程PID回车输入需要调整的nice值回车按q退出top 如果调整的nice值过大那调整的值默认为19如果调整的nice值过小那调整值默认为-20每次修改调整值最终的PRI都是80加上nice值
四.Linux系统中kill指令常见信号
编号名称功能快捷键2SITINT程序终止信号用于通知前台终止进程Ctrlc3SIGQUIT与SIGINT相似进程终止后会生成文件coreCtrl\9SIGKILL强行终止某个进程该进程不能被封锁18SIGCONT恢复执行被SIGSTOP或SIGTSTP信号暂停的进程19SIGSTOP通知操作系统停止进程的运行该信号不可忽略20SIGTSTP暂停进程但该信号可以被处理和忽略Ctrlz
五.补充概念
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。为了搞小完成任务更合理竞争相关资源便具有了优先级。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
