详细解析linux进程状态
现在的分时操作系统能够在一个CPU上运行多个程序,让这些程序表面上看起来是在同时运行的.linux就是这样的一个操作系统. 在linux系统中,每个被运行的程序实例对应一个或多个进程.linux内核需要对这些进程进行管理,以使它们在系统中“同时”运行.linux内核对进程的这种管理分两个方面：进程状态管理,和进程调度.本文主要介绍进程状态管理. 进程状态 在linux下,通过ps命令我们能够查看到系统中存在的进程,以及它们的状态： R (TASK_RUNNING),可执行状态. 只有在该状态的进程才可能在CPU上运行.而同一时刻可能有多个进程处于可执行状态,这些进程的task_struct结构(进程控制块)被放入对应 CPU的可执行队列中(一个进程最多只能出现在一个CPU的可执行队列中).进程调度器的任务就是从各个CPU的可执行队列中分别选择一个进程在该CPU 上运行. 只要可执行队列不为空,其对应的CPU就不能偷懒,就要执行其中某个进程.一般称此时的CPU“忙碌”.对应的,CPU“空闲”就是指其对应的可执行队列为空,以致于CPU无事可做. 有人问,为什么死循环程序会导致CPU占用高呢？ 很多操作系统教科书将正在CPU上执行的进程定义为RUNNING状态、而将可执行但是尚未被调度执行的进程定义为READY状态,这两种状态在linux下统一为 TASK_RUNNING状态. S (TASK_INTERRUPTIBLE),可中断的睡眠状态. 处于这个状态的进程 通过ps命令我们会看到,一般情况下,进程列表中的绝大多数进程都处于TASK_INTERRUPTIBLE状态(除非机器的负载很高).毕竟CPU就这么一两个,进程动辄几十上百个,如果不是绝大多数进程都在睡眠,CPU又怎么响应得过来. D (TASK_UNINTERRUPTIBLE),不可中断的睡眠状态. 与TASK_INTERRUPTIBLE状态类似,进程处于睡眠状态,但是此刻进程是不可中断的.不可中断,指的并不是CPU不响应外部硬件的中断,而是指进程不响应异步信号. 绝大多数情况下,进程处在睡眠状态时,总是应该能够响应异步信号的.否则你将惊奇的发现,kill -9竟然杀不死一个正在睡眠的进程了!于是我们也很好理解,为什么ps命令看到的进程几乎不会出现TASK_UNINTERRUPTIBLE状态,而总是 TASK_INTERRUPTIBLE状态. 而TASK_UNINTERRUPTIBLE状态存在的意义就在于,内核的某些处理流程是不能被打断的.如果响应异步信号,程序的执行流程中就会被插入一段用于处理异步信号的流程(这个插入的流程可能只存在于内核态,也可能延伸到用户态),于是原有的流程就被中断了. 在进程对某些硬件进行操作时(比如进程调用read系统调用对某个设备文件进行读操作,而read系统调用最终执行到对应设备驱动的代码,并与对应的物理设备进行交互),可能需要使用TASK_UNINTERRUPTIBLE状态对进程进行保护,以避免进程与设备交互的过程被打断,造成设备陷入不可控的状态.这种情况下的TASK_UNINTERRUPTIBLE状态总是非常短暂的,通过ps命令基本上不可能捕捉到. linux系统中也存在容易捕捉的TASK_UNINTERRUPTIBLE状态.执行vfork系统调用后,父进程将进入TASK_UNINTERRUPTIBLE状态,直到子进程调用exit或exec(参见《神奇的vfork》). 通过下面的代码就能 |
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死循环程序基本上总是处于TASK_RUNNING状态(进程处于可执行队列中).除非一些非常极端情况(比如系统内存严重紧缺,导致进程的某些需要使用的页面被换出,并且在页面需要换入时又无法分配到内存……),否则这个进程不会睡眠.
CPU的可执行队列总是不为空(至少有这么个进程存在),CPU也就不会“空闲”.
