进程状态
一个进程可以有很多不同的状态，下面是Linux内核源代码中定义的进程状态。
/*
* The task state array is a strange "bitmap" of
* reasons to sleep. Thus "running" is zero, and
* you can test for combinations of others with
* simple bit tests.
*/
static const char * const task_state_array[] = {
/* states in TASK_REPORT: */
"R (running)", /* 0x00 */
"S (sleeping)", /* 0x01 */
"D (disk sleep)", /* 0x02 */
"T (stopped)", /* 0x04 */
"t (tracing stop)", /* 0x08 */
"X (dead)", /* 0x10 */
"Z (zombie)", /* 0x20 */
"P (parked)", /* 0x40 */
/* states beyond TASK_REPORT: */
"I (idle)", /* 0x80 */
};
使用命令 ps a 可以查看进程的状态，STAT 列显示了各进程当前的状态。
1. 运行（R）
只要进程正在被CPU执行，或者在运行队列中等待CPU资源即将被执行，那么它的状态就是 R，可以写一个简单的死循环代码来观察。
int main() {
while (1);
}
代码编译运行说明
为了方便表示，下文中的代码都命名 main.c，用 gcc 进行编译，编译的可执行文件为 main。
gcc -o main main.c
由于程序在前台运行，为了观察，需要在机器上另外新建一个终端。
将程序运行起来后，在其他终端下检查进程，可以发现它的运行状态是 R。（状态后面的 + 表示这是一个前台进程，如果让程序以后台运行的方式执行，那么运行状态会显示为 R，我们之后不再关注这个 +）。
$ ps a | head -1 && ps a | grep main
PID TTY STAT TIME COMMAND
14617 pts/6 R+ 0:10 ./main
由于 R 状态的进程正在被CPU执行，如果你的机器上安装了 htop，可以使用该命令直观的查看的CPU使用率。当上面的死循环运行时，你会发现CPU（如果你的CPU是多核的，那么这里指的是其中一个CPU核心）是满载的。
2. 睡眠（S）
虽然名为 sleeping，但是此时进程是在等待某种资源或者等待事件完成。比如I/O事件，我们可以写一个最简单的I/O程序观察进程状态。
#include <stdio.h>
int main() {
char buf[32];
scanf("%s",buf);
printf("%s\n", buf);
return 0;
}
程序运行后，我们先不输入数据。在一个新的终端下观察进程。
$ ps a | head -1 && ps a | grep main
PID TTY STAT TIME COMMAND
16242 pts/7 S+ 0:00 ./main
可以发现进程当前的状态为 S，这里进程是在等待I/O资源，即用户输入事件。有许多情况可以让进程进入 S 状态，下面是一些场景的情况。
睡眠状态的进程
- 等待I/O操作完成：当进程执行某个需要等待I/O操作完成的指令时，例如读取磁盘上的数据或等待网络数据的到达，它会进入睡眠状态，直到相应的I/O操作完成。
- 等待信号：进程可以通过等待信号的到来来实现同步或异步通信。当进程调用了等待信号的系统调用（如
sigwait()、sigsuspend()）时，它会进入睡眠状态，直到相应的信号到达。 - 等待资源：进程可能会因为等待某个资源而进入睡眠状态。例如，当进程需要访问一段被其他进程锁定的共享内存或互斥锁时，它会进入睡眠状态，直到资源可用。
- 等待子进程退出：当父进程调用了wait()或waitpid()等系统调用来等待子进程退出时，父进程会进入睡眠状态，直到子进程退出。
- 调度等待：当进程使用了所有可用的CPU时间片后，它可能会进入睡眠状态，等待调度器重新分配CPU时间片。
3. 磁盘睡眠（D）
也叫 不可中断睡眠。当进程处于 D 状态时，它正在等待一个不可中断的事件完成，例如等待磁盘I/O操作完成或等待某个硬件设备的响应。
D 状态是一种特殊的睡眠状态，与普通的睡眠状态不同。在 D 状态下，进程无法被中断或唤醒，除非等待的事件满足或异常发生。这意味着 D 状态的进程无法响应中断信号或其他通常用于唤醒进程的事件。
D状态的模拟实现
在Linux系统中，通常无法直接模拟出一个处于 D 状态的进程，因为这种状态通常是由内核在等待某个不可中断的事件时设置的。一般用户空间的应用程序无法直接进入到D状态。只有内核模块或驱动程序在特定条件下才能进入该状态。
4. 停止（T）
T 状态表示进程已经被停止或暂停，它不会执行任何指令，也不会消耗CPU时间片。通常，T 状态的进程是由于接收到了一个停止信号（SIGSTOP）而被暂停的。
对一个进程使用 kill 命令发送 SIGSTOP 信号，可以使其暂停进入 T 状态。对 T 状态的进程发送 SIGCONT 信号，可以使其恢复运行。
为了方便观察，我们使用以下的代码，让进程循环打印 Hello, world，然后对进程发送 SIGSTOP 信号，观察现象。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {
while (1) {
printf("Hello, world\n");
sleep(1);
}
return 0;
}
程序被执行后，每隔一秒向屏幕打印一次。分别查看发送信号前后的进程的状态。
$ ps a | head -1 && ps a | grep main
PID TTY STAT TIME COMMAND
16242 pts/7 S+ 0:00 ./main
$ kill -SIGSTOP 16242
$ ps a | head -1 && ps a | grep main
PID TTY STAT TIME COMMAND
16242 pts/7 T+ 0:00 ./main
可以发现，发送了 SIGSTOP 信号后，进程进入了 T 状态，同时进程停止了屏幕打印。如果想让其恢复运行，可以继续向进程发送 SIGCONT 信号。
$ ps a | head -1 && ps a | grep main
PID TTY STAT TIME COMMAND
16242 pts/7 T+ 0:00 ./main
$ kill -SIGCONY 16242
$ ps a | head -1 && ps a | grep main
PID TTY STAT TIME COMMAND
16242 pts/7 S+ 0:00 ./main
之后可以观察到进程恢复了运行，继续向屏幕上打印 Hello, world。
无法停止进程的问题
如果前台无法停止该进程，可以发送 SIGKILL 信号杀死该进程。关于信号的问题，不在本文讨论范围之内。
kill -SIGKILL <进程的PID>
5. 死亡（X）
死亡 X 状态不是Linux中标准的进程状态，它是内核源代码中特定系统的定义。它只是进程终止时的一个返回状态，通常无法被观察到。
6. 僵尸（Z）
当一个进程终止时，内核会保留一些信息，包括进程的退出状态和一些元数据，以供父进程查询。这样的终止进程称为僵尸进程（Zombie Process），即处于 Z 状态。由于僵尸进程已经终止，所以它不会消耗任何CPU资源，处于一个等待回收的状态，但是它会占用一定的内存空间，所以父进程必须进行回收（调用 wait()、waitpid() 接口），大量的僵尸进程会影响系统的稳定运行。
当子进程退出时，如果父进程没有回收子进程的资源，那么子进程会处于僵尸状态。我们可以用下面的代码进行验证，创建一个子进程，随后子进程立即退出，父进程不对子进程的资源进行释放。关于子进程的创建，将在后文进程的创建和等待中详细介绍。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {
if (fork()) // 创建子进程
getchar(); // 父进程
else
return 1; // 子进程
return 0;
}
运行程序，使用命令 ps ajx 查看两个进程的状态。
$ ps ajx | head -1 && ps ajx | grep main
PPID PID PGID SID TTY TPGID STAT UID TIME COMMAND
15610 20030 20030 15610 pts/7 20030 S+ 1000 0:00 ./main
20030 20031 20030 15610 pts/7 20030 Z+ 1000 0:00 [main] <defunct>
可以看到 PID 分别为 20030 和 20031 的父进程和子进程。子进程的状态为 Z。