【linux 多进程并发】linux进程状态与生命周期各阶段转换，进程状态查看分析，助力高性能优化

0102 Linux进程生命周期

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一、概述

在多任务并发编程中，进程是一个非常重要的概念，在应用程序运行时，都是以进程的方式启动，再展开为多进程或多线程的架构。

涉及到系统编程，每个操作系统平台实现存在差异，这里以linux操作系统为例。

在Linux操作系统中，进程是程序的一个实例化(也就是运行起来后)，是系统进行资源分配和调度的基本单位。

每个进程是独立的占有资源，会被分配独立的内存空间，CPU核，文件描述符等。

进程之间通过进程间通信（IPC）机制进行通信和同步，当然这里是与线程有区别。

多进程编程就是在同一程序中创建并运行多个进程，以实现并发处理。

本节就来总体介绍一下linux下的进程相关知识，后续会对每个点进行详细介绍。

二、进程状态

在这此状态中有三个基本状态：

• 就绪，进程的资源准备好了，尚未被分配CPU，此时处在就绪等待的状态；
• 运行，进程被分配了CPU时间片，在分配的CPU核上正在执行时的状态；
• 阻塞，或者睡眠；此时进程需要的资源尚未满足时所处的状态，此时会放弃占用的CPU；

三个状态相互转换：

• 当就绪的进程被分配到CPU时，就会转换为运行状态；
• 当运行状态的进程CPU时间片用完时，就会转换为就绪状态，等待再次分配CPU；
• 当运行状态的进程中调用sleep或者read/write磁盘文件时，就会进入阻塞状态；
• 当阻塞状态的进程，达到唤醒条件时，比如定时器超时，或者磁盘数据加载到了缓存时，就会转换为就绪状态；

三、进程的生命周期

在进程启动之后，通过一系列状态标识进程当前所处的阶段，直至进程结束。

3.1 周期阶段

对基本状态再进行细化后，整个进程的生命周期状态分为以下几种：

• 创建：进程被创建，但尚未准备好执行。
• 就绪：进程已准备好执行，但尚未被分配CPU时间。
• 运行：进程正在执行。
• 可中断的阻塞：进程在等待管道，锁等，当收到信号时可以被中断；
• 不可中断的阻塞：进程正在等待IO动作完成，不能被信号中断；
• 终止（Terminated）：进程已完成执行或被终止。

3.2 状态查看

前一章节介绍了进程的查看方法，查看实时的活动状态，我们使用

top

命令；

执行命令之后，进程当前的状态是

S

列的值，状态取值有以下几种：

 S  --  Process Status
The status of the task which can be one of:
   D = uninterruptible sleep
   I = idle
   R = running
   S = sleeping
   T = stopped by job control signal
   t = stopped by debugger during trace
   Z = zombie

• D，对应于不可中断的阻塞；
• I，正在处于就绪空闲状态；
• R，正在运行当中；
• S，对应于可中断的阻塞；
• T，被任务控制信号停止
• t, 当前进程处理调试当前；
• Z，也就是僵尸进程；

下面我们来看看实际运行的情况，在终端执行top命令：

top - 09:04:55 up 436 days, 58 min, 19 users,  load average: 3.65, 3.84, 3.86
Threads: 1512 total,   5 running, 1502 sleeping,   3 stopped,   2 zombie
%Cpu(s):  7.0 us, 13.6 sy,  0.2 ni, 77.3 id,  0.0 wa,  0.1 hi,  1.8 si,  0.0 st
MiB Mem :31672.7 total,    260.3 free,  12496.5 used,  18915.9 buff/cache
MiB Swap:   1020.0 total,      0.0 free,   1020.0 used.  16843.8 avail Mem

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
1463957 senllang  20020717321.2g   1644 R  75.63.725023:00 ./toadb-0-01 -M 21463958 senllang  20020717321.2g   1644 R  75.63.725068:32 ./toadb-0-01 -M 21463959 senllang  20020717321.2g   1644 S   1.33.725609:34 ./toadb-0-01 -M 23125409 root      200000 D   1.00.00:01.80 [kworker/u32:0+flush-8:0]

可以看到有

R

,

S

,

D

几种状态。

当需要关注程序的性能时，如果处理

D

时间较长，就需要优化缓存等。

四、总结

本文介绍了linux平台下进程的基本状态，这些状态经过细化后对应进程生命周期中的各阶段；进程从创建启动之后，就处于一个有限状态机中，从就绪，运行，可中断阻塞，不可中断阻塞之间进行转换，直到进程的终止。

结尾

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