【Linux】Linux进程状态和僵尸进程：一篇看懂“进程在忙啥”
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文章目录
- 一、先搞懂：进程状态藏在哪？
- 二、课本里的核心逻辑：3句话说透
- 三、基础三态：运行、阻塞、挂起（大白话版）
- 1. 运行态：“在工位上，要么干活要么等活”
- 2. 阻塞态：“等材料，暂时离开工位”
- 3. 挂起态：“工位不够，去临时仓库待着”
- 四、内核小知识：用“链表”管进程
- 五、Linux实际进程状态：逐个拆，附代码
- 1. R状态：运行态（Running）
- 2. S状态：可中断休眠（浅睡眠）
- 3. T状态：暂停态（Stopped）
- 4. t状态：断点态（Trace Stopped）
- 5. D状态：不可中断休眠（深睡眠）
- 6. Z状态：僵尸态（Zombie）
- 7. X状态：死亡态（Dead）
- 六、孤儿进程：爹跑了，谁管孩子？
- 为啥要领养？
- 七、总结：3个核心记牢
一、先搞懂：进程状态藏在哪？
进程不是“黑盒子”，它的所有信息——比如在干啥、代码存在哪、有啥权限——都记在一个叫task_struct的“档案本”里。而进程状态，就是这个档案本里的一个整数，像员工的“工作状态标签”，直接告诉操作系统“这进程现在能干活不”。
二、课本里的核心逻辑：3句话说透
不管啥操作系统，进程状态的底层逻辑都逃不开这3点（对应你放的课本截图）：
- 进程不只有“跑”和“不跑”，有好几种状态；
- 状态能互相转——比如“等键盘输入”时会从“能跑”变“等着”，输入完又变回去；
- 只有“运行状态”的进程，才真正拿着CPU干活。
三、基础三态：运行、阻塞、挂起（大白话版）
咱们用“工厂干活”的例子理解，比硬记定义简单：
1. 运行态：“在工位上，要么干活要么等活”
操作系统里，每个CPU都有一个“调度队列”（像工厂的“待岗工位”），里面放的全是task_struct（进程档案本）。
只要进程在这个队列里，状态就是运行态（Running） ——不管是正在被CPU“叫去干活”，还是排队等CPU，都算运行态。
调度时，CPU会按规则（比如“先进先出”FIFO）从队列里挑一个档案本，找到对应的代码和数据，让它跑起来。
2. 阻塞态：“等材料，暂时离开工位”
比如你写了个带scanf的程序——运行后不敲键盘，进程就“卡住了”。这不是它偷懒，是它在等“键盘输入”这个“材料”，这就是阻塞。
操作系统怎么管这种情况？它会给每个硬件（键盘、磁盘、网卡）建个“设备档案”（struct device），档案里专门留了个“等待队列”——所有等这个硬件的进程，都会被移到这个队列里。
简单说：阻塞 = 进程档案本从“调度队列”挪到“硬件等待队列”，直到“材料”备好（比如你敲了键盘），再挪回调度队列。
3. 挂起态：“工位不够，去临时仓库待着”
如果内存实在不够（工厂工位满了），操作系统会把进程的“代码和数据”挪到磁盘（临时仓库），只留task_struct（档案本）在内存——这叫“阻塞挂起”（本来就在等材料，现在连工具都收起来了）。
要是内存还不够，连调度队列里的进程也会被挪去磁盘，叫“运行挂起”（本来在等活，现在先去仓库）。
不过不用记这么细——Linux里不细分挂起态，咱们重点看实际能用的状态就行。
四、内核小知识：用“链表”管进程
操作系统不是瞎管进程的，靠的是“链表”这种数据结构。Linux用的是list_head链表，特点很实用：
- 每个
task_struct里可以放多个list_head（像一个员工有多个“身份标签”）； - 这样一个进程能同时属于多个链表——比如既在“进程组链表”，又在“调度队列链表”；
- 想通过
list_head找到完整的task_struct？靠“地址偏移”——知道list_head在档案本里的位置，就能算出整个档案本的地址。
简单说：进程状态切换，本质就是list_head在不同链表间“挪位置”，无非是增删查改的操作。
五、Linux实际进程状态：逐个拆，附代码
Linux的进程状态存在task_state_array里，咱们逐个讲，每个都给代码例子，跟着做就能看懂。
1. R状态：运行态（Running）
- 特点：在调度队列里，要么正在跑，要么等CPU；不能被kill打断（想停它得等它自己出队列）。
- 为啥有时查不到？比如
printf这种操作太快，进程瞬间切到其他状态，得用“死循环不做IO”才能稳定抓到。
代码例子（抓R状态）：
#include <stdio.h>
int main() {while(1); // 死循环，不做任何IO，一直待在调度队列return 0;
}
- 操作步骤：
- 编译：
gcc test.c -o test； - 后台运行（不占终端）：
./test &； - 查看状态：
ps aux | grep test，会看到状态是R。
- 编译：
（注：状态后的+表示“前台进程”，后台进程没有+）
2. S状态：可中断休眠（浅睡眠）
- 特点：等资源（键盘、文件），处于“浅睡”；能被kill命令打断（比如等输入时，kill一下就退出）。
- 最常见的阻塞态，比如
scanf等输入、读文件时都算S状态。
代码例子（抓S状态）：
#include <stdio.h>
int main() {int a;scanf("%d", &a); // 等键盘输入，进程阻塞，状态变Sprintf("%d\n", a);return 0;
}
- 操作步骤：
- 运行：
./test，不输入任何内容； - 另开终端查状态：
ps aux | grep test，状态是S； - 测试kill：
kill 进程号，进程会直接退出（S状态能被打断）。
- 运行：
3. T状态：暂停态（Stopped）
- 特点：进程被“暂停”，既不在调度队列也不在等待队列；得用命令恢复（
kill -18）。 - 触发方式：按
ctrl+z暂停前台进程，或用kill -19手动暂停。
操作例子：
- 运行上面的
scanf程序：./test； - 按
ctrl+z，终端提示“已暂停”； - 查状态：
ps aux | grep test，状态是T； - 恢复：
kill -18 进程号，进程继续等输入； - 再暂停：
kill -19 进程号，变回T。
4. t状态：断点态（Trace Stopped）
- 特点：只有调试时会出现！进程在断点处停下，比如gdb设断点后运行。
操作例子：
- 用gdb调试：
gdb ./test； - 设断点：
b main（在main函数开头停）； - 运行：
r； - 另开终端查状态：
ps aux | grep test，状态是t。
5. D状态：不可中断休眠（深睡眠）
- 特点：等“关键资源”（比如磁盘IO），处于“深睡”；kill -9都杀不掉（怕打断磁盘操作导致数据损坏）。
- 常见场景：用
dd命令拷贝大文件时。
操作例子（抓D状态）：
- 执行磁盘读写命令：
dd if=/dev/zero of=/tmp/test bs=1G count=10（往/tmp写10G文件）； - 另开终端查状态：
ps aux | grep dd，状态是D； - 试杀：
kill -9 进程号，进程纹丝不动，直到磁盘操作完成才退出。
6. Z状态：僵尸态（Zombie）
- 特点：子进程退出了，但父进程没“要它的退出信息”（比如退出码），只剩
task_struct（档案本）在内存；不能被调度，也杀不掉（因为进程已经死了，只剩空壳）。 - 风险：僵尸进程占内存，父进程一直不管就会“内存泄露”（尤其是开机就跑的常驻进程）。
代码例子（造僵尸进程）：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {pid_t pid = fork(); // 创建子进程if (pid == 0) {// 子进程：直接退出，没被回收printf("子进程PID：%d\n", getpid());return 0;} else if (pid > 0) {// 父进程：死循环，不回收子进程while(1) sleep(1); }return 0;
}
- 操作步骤：
- 运行：
./test； - 查状态：
ps aux | grep test，会看到子进程状态是Z； - 解决办法：让父进程调用
wait()回收，或杀掉父进程（子进程会被领养）。
- 运行：
（注：slab是Linux内核的内存分配机制，专门管理像task_struct这样的小对象，僵尸进程的task_struct就存在这里，不回收会占 slab 内存）
7. X状态：死亡态（Dead）
- 特点：进程彻底退出，所有资源（代码、数据、
task_struct）被OS回收；看不到这个状态（因为瞬间就没了），只是理论上的状态。
六、孤儿进程：爹跑了，谁管孩子？
如果父进程先退出，子进程没人管，就成了“孤儿进程”——这时候Linux会让1号进程领养它：
- 新内核（比如Ubuntu、CentOS 7+）：1号进程是
systemd； - 老内核：1号进程是
init。
为啥要领养？
怕孤儿进程退出后没人回收，变成僵尸进程，导致内存泄露。1号进程会负责“要它的退出信息”，相当于“福利院”。
代码例子（造孤儿进程）：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {pid_t pid = fork();if (pid == 0) {// 子进程：睡10秒，等父进程先退出printf("子进程PID：%d，当前父进程PID：%d\n", getpid(), getppid());sleep(10); printf("子进程现在父进程PID：%d\n", getppid()); // 会变成1return 0;} else if (pid > 0) {// 父进程：马上退出，不管子进程printf("父进程退出，PID：%d\n", getpid());return 0;}return 0;
}
- 操作步骤：
- 运行：
./test； - 父进程瞬间退出，子进程一开始的父进程是终端（比如
bash）； - 10秒后，子进程的父进程变成1（被1号进程领养）；
- 孤儿进程会变成后台进程，终端看不到它的输出（除非重定向）。
- 运行：
七、总结：3个核心记牢
- 进程状态本质：
task_struct在不同链表间挪位置（调度队列、等待队列）； - Linux重点状态：R（跑）、S（浅睡等资源）、D（深睡杀不掉）、Z（僵尸要回收）、T（暂停）；
- 孤儿/僵尸处理：孤儿找1号进程领养，僵尸靠父进程
wait()回收，避免内存泄露。