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Linux操作系统学习之---进程状态

news 来源：原创 2025/8/21 14:46:19

       

目录

        明确进程的概念:

       

Linux下的进程状态:

        虚拟终端的概念:

         见一见现象:

        用途之一 : 结合指令来监控进程的状态:

和进程强相关的系统调用函数接口:

        getpid()和getppid():

        fork():

        fork函数创建子进程的分流逻辑: 

        进程之间具有独立性: 

         进程中存在的写时拷贝:

见一见进程状态:       

  在代码层面见一见R和S两种状态:

        系统调用函数 getpid() 和 getppid()

        代码和实操: 

         出现的疑点:

在代码层面见一见 Z状态:

        概念理解:

         代码实践:

粗略了解一下D状态:

补充说明X和T状态:

在文件层面见一见进程:

特殊的进程:孤儿进程

        验证代码: 

        见一见效果: 

         最终的去处:

在笼统的认识了整个操作系统之后,就可以挑一个局部开始学习. 进程就是一个很好的选择 , 他就想一个不知疲倦的员工,等待着使用者发号施令 . 我们的每一个操作,最终能够起到作用都是以来着一个个进程 , 所以他也是离我们最近的元素 . 

        明确进程的概念:

        一切程序最开始都是乖乖待在磁盘里的一堆二进制文件 , 当打开电脑后 , 不管是系统内置的程序 , 还是我们自己的程序 , 加载到内存 , 就变成了进程

        具体来讲 , 当加载一个程序时 , 原本在磁盘里的代码和数据被加载到内存 , 经过操作系统的无形大手 , 将这一堆内容定义成了统一的格式---结构体(操作系统底层通常都是c语言) .

        因此 , 真正称得上进程的并非单纯的"程序"这一抽象概念 , 而是进程控制块PCB(结构体实例化处的对象 Process Control BLOCK) + 代码和数据 .

        我们管理一个进程 , 本质上就是对操作系统发号施令,让他来管理这两个内容.

       

Linux下的进程状态:

运行(R)指的是处于调度队列里的进程
可中断睡眠(S)又称作阻塞,通常是在等待各种事件时的状态
不可中断睡眠(D)

通常是在等待IO操作时的状态

停止(T)比如我们按下Ctrl+z , 一个前台进程就停止了
死亡(X)这个状态一般我们看不到

        虚拟终端的概念:

         由于咱通常都是用windows电脑来学习Linux操作系统,所以配置虚拟机啥的比较麻烦 , 索性就用xshell之类的外壳程序来连接云服务器进行操作 . 

        而一台云服务器可以同时供多个用户使用 , 甚至 , 同一个用户还可以同时打开两个终端同时对一台机器进行操作 , 看着是不是有些让人匪夷所思 ,下面简单解释一下子:

         见一见现象:

 现象:

 只打开一个终端时:

用同一个用户多开一个终端时: 

        用途之一 : 结合指令来监控进程的状态:

        比方说我们初次学习进程,了解了一堆概念 , 那么久可以开一个终端窗口用于运行我们的程序 , 开第二个窗口用于监控我的的程序状态(程序运行起来后就是一个进程)

和进程强相关的系统调用函数接口:

        getpid()和getppid():

        这俩哥们很简单 , getpid()函数返回当前进程的pid ;  getppid()返回父进程的pid

        fork():

        这个函数相较于c语言的大部分函数来说都很神奇 , 调用它就会为当前进程创建一个子进程 , 而我们知道子进程创建出来是为父进程分担任务的 , 这就涉及到它的三个返回值了

        fork函数创建子进程的分流逻辑: 

        fork有三个返回值:

  1.  如果是父进程 , 返回整数
  2. 如果是子进程 , 返回0
  3. 如果创建子进程失败 , 返回负数

        因此虽然父子进程拥有一样的代码 , 但fork的返回值不会骗人 , 只要我们自己在代码里对fork()的返回值进行判断 , 根据返回值的不同执行不同的代码 , 就可以达到代码分流的目的了

        简单来说

        进程之间具有独立性: 

        上图中的父子进程似乎执行的是同一段代码 , 只是不同的部分 , 其实父进程和子进程是完全独立的 , 他们具有不同的pid.

        之所以可以执行同一块代码 , 只是因为代码本身在程序运行期间是只读的 , 存放在代码区, 不属于任何进程自己的的内容 , 因此父子进程都可以访问同一段代码(保存同样的指针)

         进程中存在的写时拷贝:

       尽管进程之前是独立的,但是在刚刚创建子进程时 , 为了提升效率 , 子进程新创建的PCB的内容几乎是从父进程那完完全全拷贝而来的(除了pid等等比较特殊的属性才会不同).

        当调用fork函数时,会创建一个当前进程的子进程 , 子进程会拥有和当前进程同样的代码和数据.

        代码是存在于代码区带只读内容 , 父、子进程只需要保存相同的指针变量指向对应的代码即可

        而数据不同 ，尤其是变量 ，可能需要被频繁的修改 ，为了避免多个进程各自修改同一个变量对其他进程造成影响 ， 就有了写时拷贝的设计

        一旦涉及数据的修改 , 操作系统就会为修改数据的进程新开辟一块空间 , 拷贝一份原来的数据让他进行自己的操作 . 

        这就像"借鉴"同学的作业一样 , 你只是看看还好 , 如果你想要修改 , 哪怕只是改一下名字 , 也得你自己另外弄一份来改!!!

见一见进程状态:       

  在代码层面见一见R和S两种状态:

        系统调用函数 getpid() 和 getppid()

    定义在<unistd.h>头文件中 , getpid会返回当前进程(运行的程序)的进程pid , pid是一个进程的唯一标识符, 类似于一个学生的学号 .

    getppid()则会返回当前进程(运行的程序)的父进程的pid , 当前的进程称为子进程 , 由父进程来创建这个进程. 就好像上级领导吩咐了一个下属来帮自己干活.

        接下来写一个死循环程序 , 其中使用了一个死循环来不停的调用getpid()和getppid()来打印子进程和父进程的pid( )

        接着打开第二个窗口来监视他的状态

        用于监视的指令 : while true; do ps -ajx | head - | ps -ajx | grep code; sleep 1; done

        其中code是我将要执行的程序

        代码和实操: 

#include<unistd.h> //类unix操作系统相关函数的头文件,此处用于getpid()和getppid()while(1){printf("我是一个进程,我的pid:%d , 我的ppid:%d\n",getpid(),getppid());sleep(1);}

         出现的疑点:

  1.        在刚才的程序里 , 明明是好像一直在一秒一秒的打印内容 , 为啥进程的状态是S+ 呢? 其实和S状态的定义和sleep函数有关:
  2.         S状态称为可中断睡眠状态 , 通常发生在进程等待某种指令的间隙 
  3.         我的程序里有sleep函数 , 是的每次执行完一次printf后就会等待一秒
  4.         可是printf进行打印的操作相较于sleep的1秒来说实在是太短了,以至于ps指令几乎没法捕捉到进程进行输出时的状态(R+)
  5.         如果想要看到程序为运行状态 , 只需要去掉sleep ,让进程频繁的进行打印.

         当去掉了代码和监控指令里的sleep后,总算是可以观察到R+状态了哈哈哈哈哈.

在代码层面见一见 Z状态:

        概念理解:

        Z(zombie)状态叫做僵尸状态 , 十分形象 :

        想象一个人突然倒在路边 , 没有了呼吸 , 可以当叫来警察和救护车后 , 并不会直接把人抬走然后通知家属 , 而是让医生先检测和抢救一下 , 如果没有这个过程 , 贸然带走尸体甚至是违法的 . 

        医生进行检测和抢救的过程 , 就是父进程回收子进程退出(死亡)信息的过程 , 如果没有回收 , 谁也不敢贸然处理(即不能释放这个进程的PCB) , 因此尸体在躺在地上的时候就会污染环境和占据空间(即迟迟不释放的PCB会占用内存空间).

        结论 : 当一个进程的使命结束 , 就会变成僵尸状态 , 如果没有父进程来获取他的退出信息 , 这个僵尸进程就会一直占用内存空间 ,造成空间浪费.

         代码实践:

        下面的代码让父进程一直运行 , 而子进程执行一条printf函数后就结束:

int ret = fork();if(ret > 0)//父进程{while(1){printf("我是父进程,pid:%d,我在😪\n",getpid());sleep(1);}}else if(ret == 0)//子进程{printf("我是子进程,pid:%d,我很快就要挂了....💀\n",getpid());}else  //创建子进程失败{//失败的情况很少见}

         下面是运行的内容和进程的监控内容 

粗略了解一下D状态:

定义 : 不可中断休眠 , 通常回出现在一个进程等待IO操作时 , 可以在一定程度上避免数据丢失

          这个很难验证 , 但可以文字叙述一下(情况之一):

  •         系统的内存资源是有限的 , 因此操作系统会在系统资源告急时采取一些策略 , 将不那么重要的进程的大部分内容给暂时移走
  •         当系统的资源告急时很严重了 , 为了表面上给用户一个良好的使用体验 , 除了看得见的前台进程 , 其他的不分青红皂白就会给杀掉!!!
  •         可是有的进程可能正在对磁盘里面写入数据 , 接着等待磁盘的处理结果 , 这时如果进程被杀掉了 , 不管写入数据是否成功 , 磁盘的处理结果可能就会丢失 , 用户层面对此是全然不知的!!!
  •         因此对于进行IO操作的进程 , 比如开个后门 , 让它们可以平平安安的获取操作的结果 , 也就有了D状态 , 故而也叫磁盘休眠状态. 

补充说明X和T状态:

        X状态 : 一个死透了的进程 , 通常上层用户看不见 , 毕竟后事处理完后就没有为他留着内存空间的必要了 . (上面提到过的僵尸进程就是还没死透但还需要被处理的进程)

         T状态:一个暂停了的进程 , 比如当使用Ctrl +z时就会导致进程停止 , 如果放着不管就会一直占用空间 , 造成资源浪费!!!

在文件层面见一见进程:

        Linux的一大设计理念---一切皆文件 . 连时而创建,时而销毁的进程也不例外

 系统根目录下的一个proc目录存放了和进程相关的文件:

如果随便查看一个管理进程的目录文件的内容 , 结果如下 :

当然喽,如果是查看自己的进程的路径(比如自己运行的c语言程序) , 情况会变化

特殊的进程:孤儿进程

        在验证僵尸进程时 , 情况是子进程先于父进程结束 , 而如果是父进程先结束后留下孤零零的子进程会怎么样呢? 答案是孤儿进程,名字也很形象啦.

        验证代码: 

//父进程立马结束,子进程死循环一直干活
int ret = fork();if(ret > 0)//父进程{printf("我是父进程,pid:%d,我马上溜啦🏃‍♂️💨\n",getpid());}else if(ret == 0)//子进程{while(1){printf("我是子进程,pid:%d,我在等我爸开路虎来接我😎\n",getpid());sleep(1);}}else  //创建子进程失败{//失败的情况很少见}

        见一见效果: 

        当运行程序 , 我们可以看到子进程的父进程的pid马上变成了1 , 并且 , 无法用Ctrl+c来杀掉这个进程!!!如下图: 

         pid为1的进程是最重要的系统进程(Linux下叫做init) , 甚至可以把他就当做操作系统本身 .(其实还有pid为0的进程,只不过在创建1号进程后很快就结束了)

        当父进程先于子进程退出 , 那后续子进程结束后就没有进程可以获取他的退出信息 , 从而就永远无法被销毁 , 这时就会由pid为1的系统进程来收养他 , 因此父进程提前退出的子进程也叫做孤儿进程

         最终的去处:

        孤儿进程被pid为1的init系统进程收养后 , 还会变成后台进程 , 无法被ctrl+c(针对前台进程)给终止 , 但可以使用 kill -9 pid来杀掉 .否则 , 系统不停止运行 , 这个子进程就会一直占用内存资源

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编程日记 2025/8/17 21:38:38

【秣厉科技】LabVIEW工具包——OpenCV 教程（20）：拾遗 - imgproc 基础操作（下）

文章目录 前言imgproc 基础操作&#xff08;下&#xff09;8. 霍夫检测9. 滤波与模糊10. 拟合与包围 总结 前言 需要下载安装OpenCV工具包的朋友&#xff0c;请前往 此处 &#xff1b;系统要求&#xff1a;Windows系统&#xff0c;LabVIEW>2018&#xff0c;兼容32位和64位。…...

编程日记 2025/8/21 1:31:43

kafka发送消息，同时支持消息压缩和不压缩

1、生产者配置 nacos中增加配置&#xff0c;和公共spring-kafka配置字段有区分 需要发送压缩消息时&#xff0c;使用该配置类发送即可 import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerConfig; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import or…...

编程日记 2025/8/19 4:55:39

AOSP世界时间的更新

在 AOSP&#xff08;Android Open Source Project&#xff09;中&#xff0c;世界时间的更新主要涉及设备时区数据的管理和更新&#xff0c;以确保设备能够正确显示全球各地的时间。AOSP 依赖 IANA 时区数据库&#xff08;也称为 tzdata&#xff09;来提供时区规则和世界时间数…...

编程日记 2025/8/19 14:07:43

Python + 链上数据可视化：让区块链数据“看得懂、用得上”

Python + 链上数据可视化：让区块链数据“看得懂、用得上” 区块链技术的透明性和去中心化特性，使得链上数据成为金融、供应链、NFT 以及 DeFi 领域的关键参考。可是，对于普通用户而言，链上数据往往晦涩难懂，难以直接利用。那么，如何利用 Python 提取、分析并直观展示链上…...

编程日记 2025/8/19 16:02:33

方德桌面操作系统V5.0-G23 vim无法复制粘贴内容

1.修改 Vim 配置文件 rootyuhua-virtualmachine:/etc/docker# sudo vim /usr/share/vim/vim82/defaults.vim 2.在第82行找到set mousea行&#xff0c;将其为set mouse-a。如果文件中没有set mousea&#xff0c;则修改添加set mouse-a。 3.保存文件并退出 Vim&#xff1a; 4…...

编程日记 2025/8/18 21:57:29

[linux] vim 乱码

1. 确保终端支持中文 设置终端编码为 UTF-8，运行： echo $LANG如果不是 UTF-8（如 en_US.UTF-8），你可以设置为： export LANG=zh_CN.UTF-8 export LC_ALL=zh_CN.UTF-8 2. 确保 Vim 使用 UTF-8 编码 打开 .vimrc 或输入以下命令： :set encoding=utf-8 :set fileencodin…...

编程日记 2025/8/20 21:34:52

天洑参加人工智能校企产学研及人才对接活动——走进南京大学人工智能学院

4月15日&#xff0c;人工智能校企产学研及人才对接——走进南京大学人工智能学院活动在南京大学成功举办。此次活动由江苏省人工智能学会、南京大学人工智能学院主办&#xff0c;江苏省工业和信息化厅党组成员、副厅长池宇&#xff0c;南京大学副校长周志华出席。江苏省工业和信…...

编程日记 2025/8/19 7:20:26

33、单元测试实战练习题

以下是三个练习题的具体实现方案&#xff0c;包含完整代码示例和详细说明&#xff1a; 练习题1&#xff1a;TDD实现博客评论功能 步骤1&#xff1a;编写失败测试 # tests/test_blog.py import unittest from blog import BlogPost, Comment, InvalidCommentErrorclass TestBl…...

编程日记 2025/8/17 18:24:39

《AI大模型应知应会100篇》第22篇：系统提示词(System Prompt)设计与优化

第22篇&#xff1a;系统提示词(System Prompt)设计与优化 摘要 在大语言模型&#xff08;LLM&#xff09;应用中&#xff0c;系统提示词&#xff08;System Prompt&#xff09;是控制模型行为的核心工具之一。它不仅定义了模型的身份、角色和行为规范&#xff0c;还直接影响输…...

编程日记 2025/8/17 18:26:51

【KWDB 创作者计划】_深度学习篇---松科AI加速棒

文章目录 前言一、简介二、安装与配置硬件连接驱动安装软件环境配置三、使用步骤初始化设备调用SDK接口检测设备状态：集成到AI项目四、注意事项兼容性散热固件更新安全移除五、硬件架构与技术规格核心芯片专用AI处理器内存配置接口类型物理接口虚拟接口能效比散热设计六、软件…...

编程日记 2025/8/20 20:55:22

【Quest开发】在虚拟世界设置具有遮挡关系的透视窗口

软件&#xff1a;Unity 2022.3.51f1c1、vscode、Meta XR All in One SDK V72 硬件&#xff1a;Meta Quest3 仅针对urp管线 参考了YY老师这篇&#xff0c;可以先看他的再看这个可能更好理解一些&#xff1a;Unity Meta Quest MR 开发&#xff08;七&#xff09;&#xff1a;使…...

编程日记 2025/8/17 21:27:24

Spark on K8s 在vivo大数据平台的混部实战

作者&#xff1a;vivo 互联网大数据团队- Qin Yehai 在离线混部可以提高整体的资源利用率&#xff0c;不过离线Spark任务部署到混部容器集群需要做一定的改造&#xff0c;本文将从在离线混部中的离线任务的角度&#xff0c;讲述离线任务是如何进行容器化、平台上的离线任务如何…...

编程日记 2025/8/20 15:28:08

Mac配置Java的环境变量

刚拿到手的Mac mini M4如何去设置java的环境变量&#xff1f; 第一步&#xff1a; 首先&#xff0c;你先下载好intelliJ IDEA&#xff0c;然后在里面自带的jdk列表里选择你自己想要使用的jdk的版本以及供应商。 下面是我自己使用的jdk版本以及供应商&#xff1a; 第二步&am…...

编程日记 2025/8/17 18:29:47