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• 前言
• 1. 运行状态
• 2. 阻塞状态
• 3. 挂起状态

前言

接着上一篇文章 进程概念（三） 讲到，我们了解到了进程属性中的 PID，也了解了 ./test 这是在系统层面上系统自动创建的进程，进而初始 fork ---- 代码层面上手动创建进程，以及关于 fork背后的一些原理，而这篇文章，我们主要介绍进程状态当中的运行、阻塞、挂起。

R 运行状态（running）:  并不意味着进程一定在运行中，它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。 S 睡眠状态（sleeping):  意味着进程在等待事件完成（这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠（interruptible sleep））。 D 磁盘休眠状态（Disk sleep）: 有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的进程通常会等待IO的结束。 T 停止状态（stopped）：可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。 X 死亡状态（dead）：这个状态只是一个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态。 

接下来我们会较为详细的介绍什么是运行、阻塞、挂起状态

1. 运行状态

众所周知，存在于系统中的进程并不是一个两个，可能十几个，甚至几十个，上百个进程。而操作系统为了方便管理这些进程，对待进程都是 “先描述，后组织” 的理念，而其中的 PCB 在操作系统中都是以双链表的形势被组织起来的。但是，进程有多个，CPU 一般只有一个啊，所以就一定存在一种现象，众多的进程一定要竞争这一个 CPU 的资源。而先运行谁，是调度器说了算，但是调度器也要保证，CPU 的资源被合理的使用。所以每个 CPU 都要维护一个类似如下的运行队列：

struct runqueue { 	// 运行队列 	struct task_struct* head;	 	struct task_struct* tail; 	...... } 

而进程想要被 cpu 执行，那么就需要先被列入到运行队列当中，然后在队列中排队（排队的是 PCB，而不是这个进程的代码和数据），所以 cpu 想要执行某个进程，就直接从运行队列中的队头进程拿去运行就可以了。而调度器可以理解为一个函数，将运行队列作为参数传递给调度器之后，调度器就可以通过 head 和 tail 指针找到所有在排队的进程。所以凡是处于运行队列当中的进程，这些进程的状态，称之为 运行状态 （也即运行态）( R )。

问题一：一个进程只要被CPU开始运行了，就一直到执行完毕才会停下来吗？
不是的。如果是这样的话，那么当我们代码中存在 while(1) 这样的死循环的时候，那么这个进程就会一直被 CPU 执行下去，反之，其它进程就无法被 CPU 进行调度运行，我们看到的应该是其它进程一直处于 “卡着不动” 的状态。但事实上，我们最多就是感觉到多了一点卡顿，并不至于无法正常运行其它的进程。

所以为了防止某个进程一直赖在 CPU 上面不下来的情况，每个进程都有一个叫做 时间片 的概念（比如一次调度最多执行 10ms，之后就会被重置到运行队列的队尾重新排队等待调度）。这样就可以使得，一段时间内，所有的进程都会被调度运行。所以这样就会出现大量的进程从 CPU 上放上去，再被拿下来的动作，而这个过程我们称为 进程切换。而 cpu 的速度是非常块的，即使 cpu 不断的进行进程切换，我们肉眼也无法有所察觉。

2. 阻塞状态

在操作系统的底层中，存在各种设备（键盘，鼠标，网卡等），而这些设备也称为外设。对于系统而言，无非就是从外设做读取数据，或者将内存中的数据写入到外设中。而之前的文章里面，我们已经谈到了操作系统是一款对软硬件资源做管理的软件，而之前所说的操作系统对进程做管理，而进程背后的本质就是软件（系统中的进程的本质可以理解为代码和数据，PCB也是由操作系统创建出来的结构体对象），所以对进程做管理，就是在对软件做管理。对进程做调度管理，有运行队列，那么操作系统对硬件做管理，有什么呢？又或者操作系统是如何对硬件做管理的？

只要是管理，就是 “先描述，再组织”，所以硬件也是如此。所以系统对进程的描述可以类似如下：

 struct dev(网卡/键盘/鼠标）  {  	int type;  	int status;  	struct task_struct* waitqueue;  } 

所以面对各种各样的设备，操作系统都可以以结构体的形式进行描述，再以链表的形式将这些外设链接起来。假设今天我们所编写的 C 语言，我们要从键盘当中读取数据，但是当我调用了 scanf 之后，我就是不输入。那么这个进程就无法在运行队列中排队等待调度，因为此刻这个进程需要访问的是键盘这个外设，而我们不输入，就相当于这个外设还没有准备就绪，那么这个进程就需要等待外设资源，所以它就会被链入到键盘这个设备的等待队列中，而不是在运行队列中等待调度。如果后续还有其它进程也需要键盘这个外设资源，它也到键盘的等待队列中进行排队，直到驱动程序发现从键盘当中读取到数据了，系统就会将原本处于键盘的等待队列中的进程，放入到 cpu 的运行队列中排队等待调度。所以我们将正在等待特定设备的进程，我们称为 这个进程处于阻塞状态！

不过，与运行队列不同的是，一个操作系统中，如果 cpu 只有一个，那么它一定只有一个运行队列。但是阻塞队列可能有十几个，几十个甚至更多，因为每一个设备都有自己的等待队列，而进程中也可能存在等待队列。

所以什么是阻塞状态？ ---- 当一个进程需要访问某种资源的时候，但是该资源没有就绪，那么只需要将这个进程的 PCB 链入到这个设备的等待队列中即可，而处于等待队列中的进程，称为阻塞状态。当资源就绪时，操心系统会对正在处于等待队列中的进程进行唤醒，而唤醒的本质就是，将进程的阻塞状态改为运行状态，然后放在运行队列中，这就叫做进程唤醒。

3. 挂起状态

假设现在操作系统内部的内存资源严重不足了，但是操作系统发现，有很多的进程在等待着某个设备，处于阻塞状态中。而操作系统需要保证系统的正常运行，现在内存不足了，它就得想办法把内存资源腾出来。我们需要知道的是，处于阻塞状态的进程，它的代码和数据在内存中是处于空闲状态的（就是没有被执行）。于是，在操作系统内存资源严重不足的情况下，就会将处于等待队列中的进程的 pcb 在内存中保留，而进程的代码和数据就被交换到磁盘等外设当中（这个过程我们称为换出）。 等到资源就绪了，系统再重新考虑将这个进程的代码和数据重新写回到内存当中，而这个过程我们称为 换入。所以这种只有 pcb 在内存中，而它的代码和数据被换出到外设的进程，我们称为 挂起状态。而在这些进程等待某种资源的就绪时，这些被换出的空间，操作系统就可以分配给其它有需要的进程使用。而操作系统也不会针对部分进程这么做，这种策略，针对系统中所有正在处于阻塞状态的进程！

上述这三种状态，都是操作系统学科所涉及到的三个进程状态，后续我们会进一步谈论 linux 系统当中是如何维护这种进程状态的，在 linux 当中，运行状态是什么，阻塞状态又是什么，挂起状态又是什么？后续文章也会谈论操作系统的状态和具体的 linux 操作系统的状态有什么异同。

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