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hunxiejun
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Linux 进程状态 说明

 
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Linux是一个多用户,多任务的系统,可以同时运行多个用户的多个程序,就必然会产生很多的进程,而每个进程会有不同的状态。 在下文将对进程的

RSDTZX 六种状态做个说明。

PROCESS STATE CODES

Here are the different values that the s, stat and state output specifiers (header "STAT" or "S") will display to describe the state of a process.

D Uninterruptible sleep (usually IO)

R Running or runnable (on run queue)

S Interruptible sleep (waiting for an event to complete)

T Stopped, either by a job control signal or because it is being traced.

W paging (not valid since the 2.6.xx kernel)

X dead (should never be seen)

Z Defunct ("zombie") process, terminated but not

reaped by its parent.

For BSD formats and when the stat keyword is used,additional characters may be displayed:

< high-priority (not nice to other users)

N low-priority (nice to other users)

L has pages locked into memory (for real-time and custom IO)

s is a session leader

l is multi-threaded (using CLONE_THREAD, like NPTL pthreads do)

+ is in the foreground process group

. 查看进程的状态

1.1 使用PS命令

[root@localhost]# ps -a -o pid,ppid,stat,command -u oracle

PID PPID STAT COMMAND

637 1 Ss oracleXEZF (LOCAL=NO)

729 1 Ss oracleXEZF (LOCAL=NO)

1144 1103 S+ top

1230 1 Ss oracleXEZF (LOCAL=NO)

1289 1145 S+ vmstat 10

1699 1 Ss oracleXEZF (LOCAL=NO)

1827 1294 R+ ps -a -o pid,ppid,stat,command -u oracle

3410 1 Ss ora_pmon_XEZF

3412 1 Ss ora_psp0_XEZF

3414 1 Ss ora_mman_XEZF

3416 1 Ss ora_dbw0_XEZF

3418 1 Ss ora_lgwr_XEZF

3420 1 Ss ora_ckpt_XEZF

3422 1 Ss ora_smon_XEZF

3424 1 Ss ora_reco_XEZF

3426 1 Ss ora_mmon_XEZF

3428 1 Ss ora_mmnl_XEZF

3430 1 Ss ora_d000_XEZF

3432 1 Ss ora_d001_XEZF

3434 1 Ss ora_s000_XEZF

3436 1 Ss ora_s001_XEZF

3438 1 Ss ora_s002_XEZF

3488 1 Ssl /home/oracle_app/bin/tnslsnr LISTENER -inherit

11167 1 Ss oracleXEZF (LOCAL=NO)

11423 1 Ss oracleXEZF (LOCAL=NO)

11425 1 Ss oracleXEZF (LOCAL=NO)

11429 1 Ss oracleXEZF (LOCAL=NO)

14867 1 Ss oracleXEZF (LOCAL=NO)

19323 1 Ss oracleXEZF (LOCAL=NO)

ps – l 选项,得到更详细的进程信息:

1F(Flag):一系列数字的和,表示进程的当前状态。这些数字的含义为:

00:若单独显示,表示此进程已被终止。

01:进程是核心进程的一部分,常驻于系统主存。如:schedvhandbdflush

02Parent is tracing process.

04 Tracing parent's signal has stopped the process; the parent is waiting ( ptrace(S)).

10:进程在优先级低于或等于25时,进入休眠状态,而且不能用信号唤醒,例如在等待一个inode被创建时。

20:进程被装入主存(primary memory

40:进程被锁在主存,在事务完成前不能被置换。

2 进程状态:S(state)

O:进程正在处理器运行,这个状态从来木见过.

S:休眠状态(sleeping

R:等待运行(runableR Running or runnable (on run queue) 进程处于运行或就绪状态

I:空闲状态(idle

Z:僵尸状态(zombie)   

T:跟踪状态(Traced

B:进程正在等待更多的内存页

D:不可中断的深度睡眠,一般由IO引起,同步IO在做读或写操作时,cpu不能做其它事情,只能等待,这时进程处于这种状态,如果程序采用异步IO,这种状态应该就很少见到了

3C(cpu usage)cpu利用率的估算值

1.2 使用Top命令中的S 字段

pid user pr ni virt res shr s %cpu %mem time+ command

11423 oracle 16 0 627m 170m 168m R 32 9.0 4110:21 oracle

3416 oracle 15 0 650m 158m 138m S 0 8.4 0:07.12 oracle

11167 oracle 15 0 626m 151m 149m S 0 8.0 400:20.77 oracle

11429 oracle 15 0 626m 148m 147m S 0 7.9 812:05.71 oracle

3422 oracle 18 0 627m 140m 137m S 0 7.4 1:12.23 oracle

1230 oracle 15 0 639m 107m 96m S 0 5.7 0:10.00 oracle

637 oracle 15 0 629m 76m 73m S 0 4.0 0:04.31 oracle

. 进程状态说明

2.1 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。

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。

2.2 S (task_interruptible): 可中断的睡眠状态

处于这个状态的进程因为等待某某事件的发生(比如等待socket连接、等待信号量),而被挂起。这些进程的task_struct结构被放入对应事件的等待队列中。当这些事件发生时(由外部中断触发、或由其他进程触发),对应的等待队列中的一个或多个进程将被唤醒。

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。

2.3 D (task_uninterruptible): 不可中断的睡眠状态

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。但是uninterruptible sleep 状态的进程不接受外来的任何信号,因此无法用kill杀掉这些处于D状态的进程,无论是”kill”, “kill -9″还是”kill -15″,这种情况下,一个可选的方法就是reboot

处于uninterruptible sleep状态的进程通常是在等待IO,比如磁盘IO,网络IO,其他外设IO,如果进程正在等待的IO在较长的时间内都没有响应,那么就被ps看到了,同时也就意味着很有可能有IO出了问题,可能是外设本身出了故障,也可能是比如挂载的远程文件系统已经不可访问了.

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。

我们通过vmstat 命令中procs下的b 可以来查看是否有处于uninterruptible 状态的进程。 该命令只能显示数量。

In computer operating systems terminology, a sleeping process can either be interruptible (woken via signals) or uninterruptible (woken explicitly). An uninterruptible sleep state is a sleep state that cannot handle a signal (such as waiting for disk or network IO (input/output)).

When the process is sleeping uninterruptibly, the signal will be noticed when the process returns from the system call or trap.

-- 这句是关键。 当处于uninterruptibly sleep 状态时,只有当进程从system 调用返回时,才通知signal

A process which ends up in “D” state for any measurable length of time is trapped in the midst of a system call (usually an I/O operation on a device — thus the initial in the ps output).

Such a process cannot be killed — it would risk leaving the kernel in an inconsistent state, leading to a panic. In general you can consider this to be a bug in the device driver that the process is accessing.

2.4 T(task_stopped or task_traced):暂停状态或跟踪状态

向进程发送一个sigstop信号,它就会因响应该信号而进入task_stopped状态(除非该进程本身处于task_uninterruptible状态而不响应信号)。(sigstopsigkill信号一样,是非常强制的。不允许用户进程通过signal系列的系统调用重新设置对应的信号处理函数。)
向进程发送一个sigcont信号,可以让其从task_stopped状态恢复到task_running状态。

当进程正在被跟踪时,它处于task_traced这个特殊的状态。正在被跟踪指的是进程暂停下来,等待跟踪它的进程对它进行操作。比如在gdb中对被跟踪的进程下一个断点,进程在断点处停下来的时候就处于task_traced状态。而在其他时候,被跟踪的进程还是处于前面提到的那些状态。

对于进程本身来说,task_stoppedtask_traced状态很类似,都是表示进程暂停下来。
task_traced状态相当于在task_stopped之上多了一层保护,处于task_traced状态的进程不能响应sigcont信号而被唤醒。只能等到调试进程通过ptrace系统调用执行ptrace_contptrace_detach等操作(通过ptrace系统调用的参数指定操作),或调试进程退出,被调试的进程才能恢复task_running状态。

2.5 Z (task_dead - exit_zombie):退出状态,进程成为僵尸进程

Linux进程的状态中,僵尸进程是非常特殊的一种,它是已经结束了的进程,但是没有从进程表中删除。太多了会导致进程表里面条目满了,进而导致系统崩溃,倒是不占用其他系统资源。

它已经放弃了几乎所有内存空间,没有任何可执行代码,也不能被调度,仅仅在进程列表中保留一个位置,记载该进程的退出状态等信息供其他进程收集,除此之外,僵尸进程不再占有任何内存空间

进程在退出的过程中,处于TASK_DEAD状态。在这个退出过程中,进程占有的所有资源将被回收,除了task_struct结构(以及少数资源)以外。于是进程就只剩下task_struct这么个空壳,故称为僵尸。

之所以保留task_struct,是因为task_struct里面保存了进程的退出码、以及一些统计信息。而其父进程很可能会关心这些信息。比如在shell中,$?变量就保存了最后一个退出的前台进程的退出码,而这个退出码往往被作为if语句的判断条件。
当然,内核也可以将这些信息保存在别的地方,而将task_struct结构释放掉,以节省一些空间。但是使用task_struct结构更为方便,因为在内核中已经建立了从pidtask_struct查找关系,还有进程间的父子关系。释放掉task_struct,则需要建立一些新的数据结构,以便让父进程找到它的子进程的退出信息。

子进程在退出的过程中,内核会给其父进程发送一个信号,通知父进程来收尸 父进程可以通过wait系列的系统调用(如wait4waitid)来等待某个或某些子进程的退出,并获取它的退出信息。然后wait系列的系统调用会顺便将子进程的尸体(task_struct)也释放掉。

这个信号默认是SIGCHLD但是在通过clone系统调用创建子进程时,可以设置这个信号。

如果他的父进程没安装SIGCHLD信号处理函数调用waitwaitpid()等待子进程结束,又没有显式忽略该信号,那么它就一直保持僵尸状态,子进程的尸体(task_struct)也就无法释放掉。

如果这时父进程结束了,那么init进程自动会接手这个子进程,为它收尸,它还是能被清除的。但是如果如果父进程是一个循环,不会结束,那么子进程就会一直保持僵尸状态,这就是为什么系统中有时会有很多的僵尸进程。

当进程退出的时候,会将它的所有子进程都托管给别的进程(使之成为别的进程的子进程)。托管的进程可能是退出进程所在进程组的下一个进程(如果存在的话),或者是1号进程。所以每个进程、每时每刻都有父进程存在。除非它是1号进程。1号进程,pid1的进程,又称init进程。


linux
系统启动后,第一个被创建的用户态进程就是init进程。它有两项使命:
1
、执行系统初始化脚本,创建一系列的进程(它们都是init进程的子孙);
2
、在一个死循环中等待其子进程的退出事件,并调用waitid系统调用来完成收尸工作;

init进程不会被暂停、也不会被杀死(这是由内核来保证的)。它在等待子进程退出的过程中处于task_interruptible状态,收尸过程中则处于task_running状态。

Unix/Linux 处理僵尸进程的方法:

找出父进程号,然后kill 父进程,之后子进程(僵尸进程)会被托管到其他进程,如init进程,然后由init进程将子进程的尸体(task_struct)释放掉。

除了通过ps 的状态来查看Zombi进程,还可以用如下命令查看:

[oracle@rac1 ~]$ ps -ef|grep defun

oracle 13526 12825 0 16:48 pts/1 00:00:00 grep defun

oracle 28330 28275 0 May18 ? 00:00:00 [Xsession] <defunct>

僵尸进程解决办法:

1)改写父进程,在子进程死后要为它收尸。

具体做法是接管SIGCHLD信号。子进程死后,会发送SIGCHLD信号给父进程,父进程收到此信号后,执行 waitpid()函数为子进程收尸。这是基于这样的原理:就算父进程没有调用wait,内核也会向它发送SIGCHLD消息,尽管对的默认处理是忽略,如果想响应这个消息,可以设置一个处理函数。

2)把父进程杀掉。

父进程死后,僵尸进程成为"孤儿进程",过继给1号进程initinit始终会负责清理僵尸进程.它产生的所有僵尸进程也跟着消失。如:

kill -9 `ps -ef | grep "Process Name" | awk '{ print $3 }'`
其中,“Process Name”为处于zombie状态的进程名。

3)杀父进程不行的话,就尝试用skill -t TTY关闭相应终端,TTY是进程相应的tty(终端号)但是,ps可能会查不到特定进程的tty号,这时就需要自己判断了。
4)重启系统,这也是最常用到方法之一。

2.6 X (task_dead - exit_dead):退出状态,进程即将被销毁

进程在退出过程中也可能不会保留它的task_struct。比如这个进程是多线程程序中被detach过的进程。或者父进程通过设置sigchld信号的handlersig_ign,显式的忽略了sigchld信号。(这是posix的规定,尽管子进程的退出信号可以被设置为sigchld以外的其他信号。)
此时,进程将被置于exit_dead退出状态,这意味着接下来的代码立即就会将该进程彻底释放。所以exit_dead状态是非常短暂的,几乎不可能通过ps命令捕捉到。

. 进程状态变化说明

3.1 进程的初始状态

进程是通过fork系列的系统调用(forkclonevfork)来创建的,内核(或内核模块)也可以通过kernel_thread函数创建内核进程。这些创建子进程的函数本质上都完成了相同的功能——将调用进程复制一份,得到子进程。(可以通过选项参数来决定各种资源是共享、还是私有。)
那么既然调用进程处于task_running状态(否则,它若不是正在运行,又怎么进行调用?),则子进程默认也处于task_running状态。
另外,在系统调用调用clone和内核函数kernel_thread也接受clone_stopped选项,从而将子进程的初始状态置为 task_stopped

3.2 进程状态变迁

进程自创建以后,状态可能发生一系列的变化,直到进程退出。而尽管进程状态有好几种,但是进程状态的变迁却只有两个方向——task_running状态变为非task_running状态、或者从非task_running状态变为task_running状态。
也就是说,如果给一个task_interruptible状态的进程发送sigkill信号,这个进程将先被唤醒(进入task_running状态),然后再响应sigkill信号而退出(变为task_dead状态)。并不会从task_interruptible状态直接退出。

进程从非task_running状态变为task_running状态,是由别的进程(也可能是中断处理程序)执行唤醒操作来实现的。执行唤醒的进程设置被唤醒进程的状态为task_running然后将其task_struct结构加入到某个cpu的可执行队列中。于是被唤醒的进程将有机会被调度执行。

而进程从task_running状态变为非task_running状态,则有两种途径:
1
、响应信号而进入task_stoped状态、或task_dead状态;
2
、执行系统调用主动进入task_interruptible状态(如nanosleep系统调用)、或task_dead状态(如exit系统调用);或由于执行系统调用需要的资源得不到满足,而进入task_interruptible状态或task_uninterruptible状态(如select系统调用)。
显然,这两种情况都只能发生在进程正在cpu上执行的情况下。

整理自网络

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