Linux探秘坊：进程详解第8期

Linux探秘坊-------8.进程详解：本文深入探讨了Linux中的进程概念，包括运行、阻塞和挂起状态的详细解释。运行状态指进程在调度队列中，阻塞状态则表示进程等待硬件资源就绪，而挂起状态涉及数据交换到磁盘的交换区。文章还详细介绍了PCB内核链表的结构及其在不同队列中的应用，以及进程状态的分类，如运行（R）、浅睡眠（S）、深度睡眠（D）和僵尸状态（Z）。此外，文中还提及了进程退出后的内存管理和常驻内存软件可能带来的系统卡顿问题。

让我们深入探讨Linux中的进程概念，包括运行、阻塞、挂起状态，以及PCB内核链表和进程状态的详细解释。

1. 概念详解

运行、阻塞、挂起状态

内容基础：方框中的是调度队列，是一个双向队列，每一个元素是由PCB及其对应的代码数据组成的。

1. 运行：只要进程在调度队列中，其状态就是运行（running）。

2. 阻塞：阻塞状态是指进程在等待某种硬件资源就绪（例如网卡、键盘等）。

在操作系统中，除了调度队列（runqueue）外，还有设备队列（device queue）用于管理设备。设备队列中包含等待队列（wait queue）。如果某个进程在调度队列中需要从键盘读取数据，但键盘没有响应，CPU会将该进程从调度队列中移除，并将其链接到对应硬件的等待队列中。这就是阻塞的过程。

3. 挂起：挂起的本质是将数据交换到磁盘中的交换区（swap partition），通常在内存资源不足时发生。

当内存资源不足时，如果进程处于阻塞状态，系统会将进程的数据交换到硬盘的交换分区，保留PCB。当内存资源充足时，数据会从交换分区被唤出，并与PCB重新组合成进程，这就是阻塞挂起。运行挂起的情况类似。

2. PCB内核链表的理解

这是普通的双端队列，可以看到next指针指向下一个元素的头，prev指针指向上一个元素的头。

PCB中的next指针直接指向下一个元素的next，prev指针直接指向上一个元素的prev。

一个PCB可以隶属于多个数据结构，可以属于调度队列、等待队列，也可以属于设备队列。因此，PCB可能有多个next和prev指针。

2. 进程状态

• R（running）：表示进程正在运行。
• S（浅睡眠）：例如，输出一个字符只需1毫秒，但如果进程持续1秒（sleep(1)），剩余时间处于浅睡眠状态，可以被kill命令终止。
• D（深度睡眠）：通常与硬盘数据交换有关，不可被kill命令终止。
• Z（僵尸状态）：子进程在运行完后不会立即消失，而是先保留信息供父进程使用，信息保留在PCB中。

如果僵尸状态一直存在，子进程的PCB就不会消失，可能会导致内存泄漏。

3. 小知识

进程退出后，内存泄漏的问题就不存在了（例如malloc，进程结束后，申请的内存会被系统回收）。常驻内存的软件（例如Windows系统中的一些软件，开机后一直运行）可能会导致系统卡顿。

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