進程的三種基本狀態(tài)及進程控制塊（PCB)

一，進程狀態(tài)變遷

進程的三種基本狀態(tài)

就緒(Ready)狀態(tài)

當(dāng)進程已分配到除CPU以外的所有必要的資源，只要獲得處理機便可立即執(zhí)行，這時的進程狀態(tài)稱為就緒狀態(tài)。

執(zhí)行（Running）狀態(tài)
當(dāng)進程已獲得處理機，其程序正在處理機上執(zhí)行，此時的進程狀態(tài)稱為執(zhí)行狀態(tài)。

阻塞(Blocked)狀態(tài)
正在執(zhí)行的進程，由于等待某個事件發(fā)生而無法執(zhí)行時，便放棄處理機而處于阻塞狀態(tài)。引起進程阻塞的事件可有多種，例如，等待I/O完成、申請緩沖區(qū)不能滿足、等待信件(信號)等。

狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：

一個進程在運行期間，不斷地從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，它可以多次處于就緒狀態(tài)和執(zhí)行狀態(tài)，也可以多次處于阻塞狀態(tài)。

(1) 就緒→執(zhí)行
處于就緒狀態(tài)的進程，當(dāng)進程調(diào)度程序為之分配了處理機后，該進程便由就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)變成執(zhí)行狀態(tài)。

(2) 執(zhí)行→就緒
處于執(zhí)行狀態(tài)的進程在其執(zhí)行過程中，因分配給它的一個時間片已用完或更高優(yōu)先級的進程搶占而不得不讓出處理機，于是進程從執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變成就緒狀態(tài)。

(3) 執(zhí)行→阻塞
正在執(zhí)行的進程因等待某種事件發(fā)生而無法繼續(xù)執(zhí)行時，便從執(zhí)行狀態(tài)變成阻塞狀態(tài)。

(4) 阻塞→就緒
處于阻塞狀態(tài)的進程，若其等待的事件已經(jīng)發(fā)生，于是進程由阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)。

(5) 運行→終止

程序執(zhí)行完畢，撤銷而終止

以上是最經(jīng)典也是最基本的三種進程狀態(tài)，但現(xiàn)在的操作系統(tǒng)都根據(jù)需要重新設(shè)計了一些新的狀態(tài)。

如linux：

其和淺度睡眠基本類似，但有一點就是不可被其他進程信號或時鐘中斷喚醒。Linux 使用TASK_UNINTERRUPTIBLE 宏表示此狀態(tài)。

• 運行狀態(tài)（TASK_RUNNING）：是運行態(tài)和就緒態(tài)的合并，表示進程正在運行或準(zhǔn)備運行，Linux 中使用TASK_RUNNING 宏表示此狀態(tài)
• 可中斷睡眠狀態(tài)（淺度睡眠）（TASK_INTERRUPTIBLE）：進程正在睡眠（被阻塞），等待資源到來是喚醒，也可以通過其他進程信號或時鐘中斷喚醒，進入運行隊列。Linux 使用TASK_INTERRUPTIBLE 宏表示此狀態(tài)。
• 不可中斷睡眠狀態(tài)（深度睡眠狀態(tài)）（TASK_UNINTERRUPTIBLE）：
• 暫停狀態(tài)（TASK_STOPPED）：進程暫停執(zhí)行接受某種處理。如正在接受調(diào)試的進程處于這種狀態(tài)，Linux 使用TASK_STOPPED 宏表示此狀態(tài)。
• 僵死狀態(tài)（TASK_ZOMBIE）：進程已經(jīng)結(jié)束但未釋放PCB，Linux 使用TASK_ZOMBIE 宏表示此狀態(tài)

狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：

就緒態(tài)在支持虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中可能分為：在內(nèi)存中就緒和在交換空間就緒，因為支持虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)會將當(dāng)前不太活躍的一些進程交換到交換空間，交換空間就緒進程要運行要先換人內(nèi)存出入內(nèi)存就緒態(tài)，在由cpu調(diào)度執(zhí)行。

二，進程控制塊（PCB)

進程控制塊包括：

進程描述信息：

• 進程標(biāo)識符用于唯一的標(biāo)識一個進程（pid，ppid）。

進程控制信息：

• 進程當(dāng)前狀態(tài)
• 進程優(yōu)先級
• 程序開始地址
• 各種計時信息
• 通信信息

資源信息：

• 占用內(nèi)存大小及管理用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指針
• 交換區(qū)相關(guān)信息
• I/O設(shè)備號、緩沖、設(shè)備相關(guān)的數(shù)結(jié)構(gòu)
• 文件系統(tǒng)相關(guān)指針

現(xiàn)場保護信息（cpu進行進程切換時）：

• 寄存器
• PC
• 程序狀態(tài)字PSW
• 棧指針

進程標(biāo)識：PID

• 每個進程都會分配到一個獨一無二的數(shù)字編號，我們稱之為“進程標(biāo)識”(process identifier),或者就直接叫它PID.
• 是一個正整數(shù)，取值范圍從2到32768

可以通過：cat /proc/sys/kernel/pid_max 查看系統(tǒng)支持多少進程

• 當(dāng)一個進程被啟動時，它會順序挑選下一個未使用的編號數(shù)字做為自己的PID
• 數(shù)字1一般為特殊進程init保留的

init進程實際上是用戶進程，它是一個程序，在/sbin/init，linux啟動的第一個進程

實際上linux中還存在0號進程（內(nèi)核進程），它是一個空閑進程，它進行空閑資源的統(tǒng)計及交換空間的換入換出，1（init）進程是由0號進程創(chuàng)建的。

三，進程創(chuàng)建

• 不同的操作系統(tǒng)所提供的進程創(chuàng)建原語的名稱和格式不盡相同，但執(zhí)行創(chuàng)建進程原語后，操作系統(tǒng)所做的工作卻大致相同，都包括以下幾點：
• 給新創(chuàng)建的進程分配一個內(nèi)部標(biāo)識（pcb），在內(nèi)核中建立進程結(jié)構(gòu)。
• 復(fù)制父進程的環(huán)境
• 為進程分配資源， 包括進程映像所需要的所有元素（程序、數(shù)據(jù)、用戶棧等），
• 復(fù)制父進程地址空間的內(nèi)容到該進程地址空間中。
• 置該進程的狀態(tài)為就緒，插入就緒隊列。

四，進程撤銷

進程終止時操作系統(tǒng)做以下工作：

• 關(guān)閉軟中斷:因為進程即將終止而不再處理任何軟中斷信號；
• 回收資源：釋放進程分配的所有資源，如關(guān)閉所有已打開文件，釋放進程相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等；
• 寫記帳信息：將進程在運行過程中所產(chǎn)生的記帳數(shù)據(jù)（其中包括進程運行時的各種統(tǒng)計信息）記錄到一個全局記帳文件中；
• 置該進程為僵死狀態(tài):向父進程發(fā)送子進程死的軟中斷信號，將終止信息status送到指定的存儲單元中；
• 轉(zhuǎn)進程調(diào)度:因為此時CPU已經(jīng)被釋放，需要由進程調(diào)度進行CPU再分配。

五，終止進程的五種方法

• 從main函數(shù)返回：從return返回，執(zhí)行完畢退出
• 調(diào)用exit：C函數(shù)庫，實際上也是調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用_exit完成的，在任何一個函數(shù)調(diào)用exit函數(shù)都可使得進程撤銷
• 調(diào)用_exit：系統(tǒng)調(diào)用
• 調(diào)用abort：調(diào)用abort()函數(shù)使得進程終止，實際上該函數(shù)是產(chǎn)生一個SIGABRT信號，
• 由信號終止：發(fā)送一些信號如SINGINT等信號
  編輯：hfy