Linux进程状态分析

最近在看APUE过程中，遇到了一个有关于进程的“僵死进程”的状态。既然遇到了进程状态的问题，索性就查了查《Linux内核设计与实现》，里面给出了5种状态，分别是“TASK_RUNNING”、“TASK_INTERRUPTIBLE”、“TASK_UNINTERRUPTIBLE”、“__TASK_STOPPED”、“__TASK_TRACED”，但这5种状态中偏偏没有“僵死”这么一个状态，这到底是怎么一回事呢？

其实这个问题很好解决。我获取有关于进程状态信息的命令是什么？ps，没错。有关于进程状态的信息都来自于ps命令，那是否是ps的输出在误导我呢？

答案是肯定的，ps的输出确实在一定程度上误导了我，先来看看ps命令的输出，ps有关于进程状态的输出共有7中，分别是：

D    uninterruptible sleep (usually IO) //不可中断睡眠
R    running or runnable (on run queue)  //正在执行或可执行
S    interruptible sleep (waiting for an event to complete) //可中断睡眠状态
T    stopped, either by a job control signal or because it is being traced //停止或追踪状态
W    paging (not valid since the 2.6.xx kernel) //换页，但2.6之后内核已不再可用
X    dead (should never be seen) //死亡，但应该永远也看不到
Z    defunct ("zombie") process, terminated but not reaped by its parent //僵死状态（已经终止但还没有被父进程回收）

以上内容来自于man ps中“PROCESS STATE CODES”一节。 

好了，以上就是ps的输出了，那么源码中是如何定义的呢？让我们来看看源码中是如何定义的，相关定义位于./include/linux/sched.h中：

#define TASK_RUNNING		0
#define TASK_INTERRUPTIBLE	1
#define TASK_UNINTERRUPTIBLE	2
#define __TASK_STOPPED		4 进程的执行被暂停，当进程接收到SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN、SIGTTOU信号后，进入暂停状态
#define __TASK_TRACED		8
/* in tsk->exit_state */
#define EXIT_DEAD		16 
#define EXIT_ZOMBIE		32 
#define EXIT_TRACE		(EXIT_ZOMBIE | EXIT_DEAD)
/* in tsk->state again */
#define TASK_DEAD		64
#define TASK_WAKEKILL		128
#define TASK_WAKING		256
#define TASK_PARKED		512
#define TASK_STATE_MAX		1024

好了真相大白了，原来ps的输出与源码中的定义还不是完全一致的，这也就造成了我通过ps输出的结果与《Linux内核设计与实现》中写的内容不同。

既然是谈“僵死状态”，那就详细研究一下这个状态。“EXIT_ZOMBIE”状态表示进程的执行被终止（注意是已经终止了，而不是暂停，进程暂停了还能恢复），但是父进程还没有发布wait4()或waitpid()系统调用来返回有关死亡进程的信息。“EXIT_ZOMBIE”与“EXIT_DEAD”状态即可以存放在进程描述符的state字段中，也可以存放在exit_state字段中。

至此我们已经了解了ps的输出与内核源码的定义，让我们来看看他们之间的对应关系。

ps命令输出	内核源码定义
D    uninterruptible sleep (usually IO)	TASK_UNINTERRUPTIBLE
R    running or runnable (on run queue)	TASK_RUNNING
S    interruptible sleep (waiting for an event to complete)	TASK_INTERRUPTIBLE
T    stopped, either by a job control signal or because it is being traced	__TASK_STOPPED or __TASK_TRACED
W    paging (not valid since the 2.6.xx kernel)
X    dead (should never be seen)	可能是EXIT_DEAD或TASK_DEAD，这一点还无法确认
Z    defunct ("zombie") process, terminated but not reaped by its parent	EXIT_ZOMBIE or EXIT_TRACE

最后让我们看看各进程状态之间转化关系图。这幅图是我在网上的图的基础上稍加改变得到的。