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前言
在Linux系统中，进程状态是系统管理和性能调优的核心知识。一个进程从诞生到终止，会经历运行（R）、可中断睡眠（S）、不可中断睡眠（D）、停止（T）、僵尸（Z）等多种状态。理解这些状态的含义、触发条件及观察方法，是诊断进程挂起、资源泄漏等问题的关键。
目录
一、进程状态观察详解
1、运行状态（R - Running/TASK_RUNNING）
示例观察方法
1. 创建测试程序
2. 运行程序并观察状态
方法一：使用top命令
方法二：使用ps命令
2、可中断睡眠（S - Interruptible Sleep/TASK_INTERRUPTIBLE）
3、不可中断睡眠（D - Uninterruptible Sleep/TASK_UNINTERRUPTIBLE）
方法一：模拟磁盘I/O导致的D状态
1. 创建测试脚本
2. 准备观察环境
第一步：查看可用设备
第二步：创建挂载点目录
第三步：执行挂载一个慢速存储设备
第四步：验证挂载
第五步：给脚本执行权限：
第六步：运行并观察
4、停止状态（T - Stopped/TASK_STOPPED）
5、跟踪状态（T - Tracing Stop）
1. 创建进程并进入跟踪状态
2. 使用调试器附加到进程
3. 观察进程状态
4. 状态变化示例
5. 其他产生T状态的场景（了解，不要求掌握）
6. 如何解除T状态
6、僵尸状态（Z - Zombie/EXIT_ZOMBIE）
1. 创建僵尸进程的C程序
2. 编译并运行程序
3. 观察进程状态
4. 预期观察到的现象
5. 清理僵尸进程（后面会讲解，现在先了解）
6. 僵尸进程的特点
7. 僵尸进程的危害
7、死亡状态（X - Dead/EXIT_DEAD）
理解死亡状态的特点
二、常见问题
三、总结
一、进程状态观察详解
1、运行状态（R - Running/TASK_RUNNING）
进程处于运行状态（running）并不等同于正在执行。运行状态意味着该进程要么正在CPU上运行，要么处于运行队列中等待执行。因此，系统中可以同时存在多个R状态的进程。
重点：
- 所有可调度的运行状态进程都会被放入运行队列
- 操作系统进行进程切换时，直接从运行队列中选择下一个要执行的进程
- 单核CPU上同一时刻只有一个进程真正在CPU上运行
-
其他R状态的进程都在运行队列中等待
-
多核CPU上可以有多个进程同时处于"正在运行"状态
示例观察方法
1. 创建测试程序
创建一个简单的CPU密集型程序来观察R状态：
// cpu_busy.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>int main() {printf("PID: %d\n", getpid());while(1) {// 空循环保持CPU占用}return 0;
}编译：
gcc cpu_busy.c -o cpu_busy2. 运行程序并观察状态
方法一：使用top命令
-
在当前终端窗口运行程序：
./cpu_busy -
在另一个终端窗口运行top：
top在top界面中，按Shift + P按CPU使用排序、观察STAT列，会显示R状态：
方法二：使用ps命令
ps aux | grep cpu_busy输出示例：
其中R+表示：
-
R：运行状态 -
+：在前台进程组中
2、可中断睡眠（S - Interruptible Sleep/TASK_INTERRUPTIBLE）
一个进程处于浅度睡眠状态（sleeping）表示它正在等待某个事件的完成。处于这种状态的进程可以被随时唤醒或终止（这种状态也被称为可中断睡眠，即interruptible sleep）。
例如运行以下代码：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main()
{printf("I am running... \n");sleep(100);return 0;
}编译并运行：
在代码中调用sleep函数休眠100秒期间，若用其他用户查看进程状态，会发现进程处于浅度睡眠状态：
处于浅度睡眠状态的进程可以被终止，使用kill命令即可强制结束该进程：
3、不可中断睡眠（D - Uninterruptible Sleep/TASK_UNINTERRUPTIBLE）
当进程处于深度睡眠状态（Disk Sleep）时，系统无法终止该进程，只能等待其自行唤醒。这种状态也被称为不可中断睡眠状态（Uninterruptible Sleep），通常发生在进程等待I/O操作完成时。
以磁盘写入为例：当进程发起写盘请求后，会进入深度睡眠状态等待磁盘响应（如写入成功/失败的通知）。在此状态下，即使系统也无法终止该进程，必须等待I/O操作完成。（又称磁盘休眠状态）
方法一：模拟磁盘I/O导致的D状态
1. 创建测试脚本
创建一个会触发磁盘I/O的脚本：
#!/bin/bash
# 保存为 disk_io_test.shecho "PID: $$"
echo "将模拟磁盘I/O操作..."# 向慢速设备(如U盘/NFS)写入大量数据
dd if=/dev/zero of=/mnt/nfs/testfile bs=1M count=1024 2>/dev/nullecho "I/O操作完成"
2. 准备观察环境
第一步：查看可用设备
lsblk # 查看所有存储设备输出示例：
根据lsblk 的输出，可以看到我的系统只有一个虚拟磁盘设备（vda），没有检测到其他存储设备。这是典型云服务器或虚拟机的配置。
-
vda：虚拟磁盘（40GB）
-
vda1：第一个分区（已挂载到根目录
/）
第二步：创建挂载点目录
sudo mkdir /mnt/mydisk # 创建一个新目录作为挂载点第三步：执行挂载一个慢速存储设备
sudo mount /dev/vda1 /mnt/mydisk第四步：验证挂载
df -h # 查看已挂载的文件系统
或
ls /mnt/mydisk # 查看挂载的设备内容
第五步：给脚本执行权限：
chmod +x disk_io_test.sh
第六步：运行并观察
-
在一个终端运行脚本：
./disk_io_test.sh
-
在另一个终端观察进程状态：
watch -n 0.5 'ps aux | grep disk_io_test | grep -v grep'
命令刚启动时的状态，可能还未进入深度睡眠(D状态)，而如果进入深度睡眠(D状态)，会输出示例，必须要有产生足够的 I/O 压力，才会实现（我模拟不了，大概看一下就行）：
user 12345 0.0 0.0 12345 678 pts/1 D+ 14:30 0:05 /bin/bash ./disk_io_test.sh其中D+表示：
-
D：深度睡眠状态(不可中断) -
+：前台进程组
4、停止状态（T - Stopped/TASK_STOPPED）
Linux系统可通过发送SIGSTOP信号将进程挂起为暂停状态（Stopped），发送SIGCONT信号则可恢复被暂停的进程运行。
例如：
向某进程发送SIGSTOP信号后，该进程立即进入暂停状态：
直到收到SIGCONT信号才会继续执行：
5、跟踪状态（T - Tracing Stop）
1. 创建进程并进入跟踪状态
首先，我们需要创建一个可以被跟踪的进程：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main() {printf("子进程PID: %d\n", getpid());while(1) {// 无限循环保持进程运行sleep(1);}return 0;
}编译并运行这个程序，记下它的PID：
2. 使用调试器附加到进程
在另一个终端中，使用gdb附加到该进程：
sudo gdb -p <PID>
使用第三个终端观察，此时，被调试的进程会进入T (Tracing Stop)状态：
3. 观察进程状态
在第三个终端中，查看进程状态：
ps -o pid,state,cmd -p <PID>输出可能类似于：
4. 状态变化示例
-
初始状态：进程正常运行，状态为"S"（睡眠）
-
附加调试器后：状态变为"T"（被跟踪）
-
继续执行：在gdb中输入"continue"，状态可能变回"S"
-
断点命中：当遇到断点时，状态再次变为"T"
5. 其他产生T状态的场景（了解，不要求掌握）
-
使用strace跟踪系统调用：
strace -p <PID> -
使用ptrace系统调用：Ptrace 详解 - tangr206 - 博客园
// 跟踪进程的示例代码 ptrace(PTRACE_ATTACH, pid, NULL, NULL); -
接收到SIGSTOP信号：
kill -SIGSTOP <PID>
6. 如何解除T状态
-
在gdb中：使用
detach命令或退出gdb -
对于strace：按Ctrl+C终止strace
-
对于SIGSTOP：发送SIGCONT信号
kill -SIGCONT <PID>
6、僵尸状态（Z - Zombie/EXIT_ZOMBIE）
1. 创建僵尸进程的C程序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>int main() {pid_t pid = fork();if (pid == 0) {int cnt=60;while(cnt--){// 子进程printf("子进程 PID: %d 开始运行\n", getpid());sleep(2); // 模拟子进程工作printf("子进程 PID: %d 即将退出\n", getpid());}exit(0); // 子进程退出} else if (pid > 0) {// 父进程printf("父进程 PID: %d 创建了子进程 %d\n", getpid(), pid);printf("父进程将不调用wait()，故意制造僵尸进程\n");// 父进程不调用wait()，继续运行while(1) {sleep(1);printf("父进程仍在运行...\n");}} else {perror("fork失败");exit(1);}return 0;
}2. 编译并运行程序
gcc -o zombie zombie.c
./zombie
3. 观察进程状态
重新运行，然后在另一个终端窗口中，使用以下命令观察进程状态变化：
watch -n 1 'ps -eo pid,ppid,state,cmd | grep -E "PID|zombie"'4. 预期观察到的现象
-
初始阶段：父子进程都处于运行状态（S）
-
子进程退出后：
-
子进程状态变为Z（僵尸）
-
父进程仍在运行
-
-
最终状态：
5. 清理僵尸进程（后面会讲解，现在先了解）
要清理僵尸进程，可以：
-
终止父进程：
kill -9 <父进程PID> -
或者修改程序让父进程调用wait()：
// 在父进程代码中添加 wait(NULL); // 回收子进程
6. 僵尸进程的特点
-
出现在进程表中，占用一个PID
-
已释放大部分资源，仅保留退出状态等信息
-
PPID为创建它的父进程
-
命令显示为
[进程名] <defunct> -
只能通过终止父进程或让父进程调用wait()来清除
7. 僵尸进程的危害
- 僵尸进程的退出状态必须一直维持下去，因为它要告诉其父进程相应的退出信息。可是父进程一直不读取，那么子进程也就一直处于僵尸状态。
- 僵尸进程的退出信息被保存在task_struct(PCB)中，僵尸状态一直不退出，那么PCB就一直需要进行维护。
- 若是一个父进程创建了很多子进程，但都不进行回收，那么就会造成资源浪费，因为数据结构对象本身就要占用内存。
- 僵尸进程申请的资源无法进行回收，那么僵尸进程越多，实际可用的资源就越少，也就是说，僵尸进程会导致内存泄漏。
7、死亡状态（X - Dead/EXIT_DEAD）
死亡状态（X）是进程的最终状态，表示进程已经完全终止且其资源已被系统回收。由于这个状态持续时间极短（几乎是瞬时的），直接观察非常困难。
理解死亡状态的特点
-
瞬时性：X状态是进程从退出到完全消失之间的瞬时状态
-
不可见性：通常无法通过
ps等工具直接观察到 -
前驱状态：进程通常从Z（僵尸）状态转为X状态
二、常见问题
-
僵尸进程积累：
-
原因：父进程未正确处理子进程退出。
-
解决：找到父进程ID（PPID）并重启或发送
SIGCHLD信号。
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-
不可中断进程卡住：
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可能原因：硬件故障（如磁盘坏块）、内核Bug。
-
排查：
dmesg查看内核日志，检查硬件健康。
-
-
高负载下RUNNING进程过多：使用
vmstat 1或mpstat -P ALL 1分析CPU竞争。 -
S和D状态的区别：S可被信号中断，D必须等待事件完成（即使发送kill -9无效）。 -
为什么进程长时间处于
D状态？
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可能原因：硬件故障（如磁盘损坏）、内核驱动Bug。
-
解决方案：检查
dmesg日志，修复硬件或更新驱动。
三、总结
-
理解进程状态是系统调优和故障排查的基础。
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R/S/D是常见状态，Z需及时处理，T常用于调试。 -
结合
ps、top、/proc等工具实时监控状态变化。
掌握这些状态及其转换机制，能有效诊断进程挂起、资源泄漏等问题。实际应用中需结合日志和性能工具（如strace、perf）深入分析。