深入解析Linux进程状态机，探究进程运行状态与管理 (linux进程状态机)
随着计算机技术的不断发展，各种操作系统也不断涌现。而在这些操作系统中，Linux操作系统因其开源免费、稳定性高等优点，成为了更受欢迎的操作系统之一。在Linux操作系统中，进程作为最基本的执行元素，扮演着至关重要的角色。而进程状态机则是使进程正常运转的关键之一。本文将。
一、进程状态
在Linux系统中，进程一共有5种状态：运行状态、等待状态、中断睡眠状态、交换睡眠状态和停止状态。
1.运行状态
进程在运行时，进程状态为运行状态。在统计状态时，将进程从创建开始到完成，每当进程处于运行状态时，则计算进程的运行时间。
2.等待状态
进程进入等待状态，是指进程请求某种事件的发生而发生进入该状态。这是一种”阻塞”的状态，也就是如果进程等待的操作没有完成，进程将一直处于等待状态。
3.中断睡眠状态
当一个进程正在运行时，称其为活跃进程，但某些情况下该进程需要等待某些事件的发生，并将自己委托给操作系统内核进行处理，这时就会进入中断睡眠状态。例如，当进程正在等待外部设备的输入，并且操作系统通知进程设备有数据需要处理时，进程就会进入中断睡眠状态。
4.交换睡眠状态
当一个进程正在等待某些事件发生时，多数情况下是因为其需要等待某个资源的释放，例如一个进程需要等待一块共享内存或一个磁盘空间。若资源长时间不能得到释放，操作系统就会使用交换睡眠状态，将进程挂起，等待下一次资源释放。
5.停止状态
停止状态是指进程发生阻塞，并且该进程已经被停止。
二、进程状态机
进程状态机指的是进程运行状态的一个状态图，该状态图将进程的状态分为上述5种状态，并显示了这些状态之间的转换关系。
1.处理器态和用户态
在介绍Linux进程状态机之前，我们需要了解一下”处理器态”和”用户态”的概念。在计算机中，为了区分进程正常的执行和执行受限的两种状态，将其分为了两个不同的态，其中执行受限的状态被称为”处理器态”，而正常执行状态被称为”用户态”。在用户态下，进程可以正常访问操作系统提供的资源，并执行其需要执行的指令。而在处理器态下，进程只能在操作系统的控制下执行，这是为了避免进程直接访问硬件，进而引发安全问题。
2.进程状态转换的四种方式：
（1）顺序执行
顺序执行表示进程在等待CPU时间的时候，进程不会改变状态。这种情况下，CPU会定时轮询各个进程，将进程状态更改为运行状态，如果进程需要等待某个条件的发生，将进程状态改为等待状态。
（2）中断执行
当系统存在多个用户进程时，流程图中可能会出现某进程等待某一事件或信号时，系统会退回给内核，该进程会停止运行，然后转换为中断睡眠状态。中断是可以被自觉的状态改变的。
（3）阻塞执行
阻塞执行表示进程在等待某些事件发生时，如果没有使用CPU时间，进程状态将改变。例如，当进程等待IO任务完成时，就会进入阻塞状态。当IO操作完成后，进程状态将返回到顺序执行状态或中断执行状态。
（4）轮循执行
轮循执行表示进程通过在一段时间内轮询某些事件是否发生，来判断是否需要转变其状态。这种执行方式被称为定时器轮询。例如，当某个进程需要等待某个条件的发生时，如果时间过长，操作系统将通过这种方式进行检测。
三、进程状态与管理
1.进程状态的重要性
进程状态是实现多任务的基础之一。而进程转换状态除了最基本的运行状态，其他状态间需要时刻转换。例如，只有当某个进程在等待某个事件时才会让出CPU，其他进程才可以获得CPU的时间计算；当进程停止状态时，常常需要对其进行处理，以便清除资源并释放内存。因此，进程状态对操作系统的管理至关重要。
2.进程状态的管理
进程状态管理主要包括进程调度、进程同步和进程通信。
（1）进程调度
进程调度是指在多道程序系统下，有效地进行进程管理的过程。进程调度器通过为每个进程分配CPU时间，使得每个进程都能够在一段时间内获得他需要的CPU资源。操作系统使用不同的算法进行进程调度，以满足不同的需求。例如，FIFO（先进先出）算法和RR（轮询算法）算法等。
（2）进程同步
进程同步是指为了保证进程安全地执行，并且避免出现多个进程对同一资源进行修改，并解决数据竞争的问题。在实践中，常常使用临界区、信号量和管程等解决方案。
（3）进程通信
进程通信是指在进程间传递信息。在跨多个进程的情况下，进程通信是实现进程间交互的重要方式。进程通信可通过管道、消息队列、信号和共享内存等方式来实现。
四、
本文深入解析了Linux进程状态机，探究了进程的运行状态和管理。只有理解进程状态，才能更好地进行进程管理，实现多任务。在实际开发中，了解进程状态机对于程序设计有很大的帮助。可以更好地进行程序设计，使程序更加高效、安全和稳定。因此，Linux进程状态机是Linux操作系统中程序员必须掌握的知识之一。
