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Preface :
Linux是一個多用戶，多任務的系統，可以同時運行多個用戶的多個程序，就必然會產生很多的進程，而每個進程會有不同的狀態. 底下針對常見狀態進行介紹.
Linux進程狀態 : R (TASK_RUNNING)，可執行狀態
只有在該狀態的進程才可能在CPU上運行。而同一時刻可能有多個進程處於可執行狀態，這些進程的task_struct結構（進程控制塊）被放入對應CPU的可執行隊列中（一個進程最多只能出現在一個CPU的可執行隊列中）. 進程調度器的任務就是從各個CPU的可執行隊列中分別選擇一個進程在該CPU上運行. 很多操作系統教科書將正在CPU上執行的進程定義為RUNNING狀態、而將可執行但是尚未被調度執行的進程定義為READY狀態，這兩種狀態在linux下統一為TASK_RUNNING狀態.
Linux進程狀態 : S (TASK_INTERRUPTIBLE)，可中斷的睡眠狀態
處於這個狀態的進程因為等待某某事件的發生（比如等待socket連接、等待信號量），而被掛起。這些進程的task_struct結構被放入對應事件的等待隊列中。當這些事件發生時（由外部中斷觸發、或由其他進程觸發），對應的等待隊列中的一個或多個進程將被喚醒.
通過 ps 命令我們會看到，一般情況下，進程列表中的絕大多數進程都處於TASK_INTERRUPTIBLE狀態（除非機器可處理的負載很高）。畢竟CPU就這麼一兩個，進程動輒幾十上百個，如果不是絕大多數進程都在睡眠，CPU又怎麼響應得過來.
Linux進程狀態 : D (TASK_UNINTERRUPTIBLE)，不可中斷的睡眠狀態
與TASK_INTERRUPTIBLE狀態類似，進程處於睡眠狀態，但是此刻進程是不可中斷的。不可中斷，指的並不是CPU不響應外部硬件的中斷，而是指進程不響應異步信號. 絕大多數情況下，進程處在睡眠狀態時，總是應該能夠響應異步信號的。否則你將驚奇的發現，kill -9竟然殺不死一個正在睡眠的進程了！於是我們也很好理解，為什麼 ps 命令看到的進程幾乎不會出現TASK_UNINTERRUPTIBLE狀態，而總是TASK_INTERRUPTIBLE狀態.
而 TASK_UNINTERRUPTIBLE 狀態存在的意義就在於，內核(Kernel) 的某些處理流程是不能被打斷的. 如果響應異步信號，程序的執行流程中就會被插入一段用於處理異步信號的流程（這個插入的流程可能只存在於內核態，也可能延伸到用戶態），於是原有的流程就被中斷了。（參見《linux內核異步中斷淺析》）在進程對某些硬件進行操作時（比如進程調用read系統調用對某個設備文件進行讀操作，而read系統調用最終執行到對應設備驅動的代碼，並與對應的物理設備進行交互），可能需要使用TASK_UNINTERRUPTIBLE狀態對進程進行保護，以避免進程與設備交互的過程被打斷，造成設備陷入不可控的狀態。這種情況下的 TASK_UNINTERRUPTIBLE 狀態總是非常短暫的，通過 ps 命令基本上不可能捕捉到.
Linux進程狀態 : T (TASK_STOPPED or TASK_TRACED)，暫停狀態或跟踪狀態
向進程發送一個SIGSTOP信號，它就會因響應該信號而進入TASK_STOPPED狀態（除非該進程本身處於TASK_UNINTERRUPTIBLE狀態而不響應信號）。（SIGSTOP與SIGKILL信號一樣，是非常強制的。不允許用戶進程通過signal系列的系統調用重新設置對應的信號處理函數。）向進程發送一個SIGCONT信號，可以讓其從TASK_STOPPED狀態恢復到TASK_RUNNING狀態.
當進程正在被跟踪時，它處於TASK_TRACED這個特殊的狀態. "正在被跟踪" 指的是進程暫停下來，等待跟踪它的進程對它進行操作。比如在 gdb 中對被跟踪的進程下一個斷點，進程在斷點處停下來的時候就處於TASK_TRACED狀態。而在其他時候，被跟踪的進程還是處於前面提到的那些狀態。
對於進程本身來說，TASK_STOPPED 和 TASK_TRACED 狀態很類似，都是表示進程暫停下來。 而 TASK_TRACED 狀態相當於在 TASK_STOPPED 之上多了一層保護，處於 TASK_TRACED 狀態的進程不能響應 SIGCONT 信號而被喚醒。只能等到調試進程通過ptrace系統調用執行 PTRACE_CONT、PTRACE_DETACH 等操作（通過ptrace系統調用的參數指定操作），或調試進程退出，被調試的進程才能恢復TASK_RUNNING狀態
Linux進程狀態：Z (TASK_DEAD – EXIT_ZOMBIE)，退出狀態，進程成為殭屍進程
進程在退出的過程中，處於TASK_DEAD狀態. 在這個退出過程中，進程佔有的所有資源將被回收，除了task_struct結構（以及少數資源）以外。於是進程就只剩下task_struct這麼個空殼，故稱為殭屍. 之所以保留task_struct，是因為task_struct裡面保存了進程的退出碼、以及一些統計信息。而其父進程很可能會關心這些信息。比如在shell中，$?變量就保存了最後一個退出的前台進程的退出碼，而這個退出碼往往被作為if語句的判斷條件. 當然，內核也可以將這些信息保存在別的地方，而將task_struct結構釋放掉，以節省一些空間。但是使用task_struct結構更為方便，因為在內核中已經建立了從pid到task_struct查找關係，還有進程間的父子關係。釋放掉task_struct，則需要建立一些新的數據結構，以便讓父進程找到它的子進程的退出信息.
父進程可以通過 wait 系列的系統調用（如wait4、waitid）來等待某個或某些子進程的退出，並獲取它的退出信息。然後 wait 系列的系統調用會順便將子進程的屍體（task_struct）也釋放掉. 子進程在退出的過程中，內核會給其父進程發送一個信號，通知父進程來“收屍”。這個信號默認是SIGCHLD，但是在通過clone系統調用創建子進程時，可以設置這個信號. 通過下面的代碼能夠製造一個EXIT_ZOMBIE狀態的進程 :
編譯運行，然後ps一下 :
只要父進程不退出，這個殭屍狀態的子進程就一直存在。那麼如果父進程退出了呢，誰又來給子進程“收屍”？
當進程退出的時候，會將它的所有子進程都託管給別的進程（使之成為別的進程的子進程）. 託管給誰呢？可能是退出進程所在進程組的下一個進程（如果存在的話），或者是1號進程。所以每個進程、每時每刻都有父進程存在。除非它是1號進程. 1號進程，pid為1的進程，又稱init進程. linux系統啟動後，第一個被創建的用戶態進程就是init進程. 在這裡它有兩項使命 :
init進程不會被暫停、也不會被殺死（這是由內核來保證的）。它在等待子進程退出的過程中處於TASK_INTERRUPTIBLE狀態，“收屍”過程中則處於TASK_RUNNING狀態.
Linux進程狀態 : X (TASK_DEAD – EXIT_DEAD)，退出狀態，進程即將被銷毀
而進程在退出過程中也可能不會保留它的t ask_struct. 比如這個進程是多線程程序中被detach過的進程, 或者父進程通過設置 SIGCHLD 信號的 handler 為 SIG_IGN，顯式的忽略了SIGCHLD 信號.（這是posix的規定，儘管子進程的退出信號可以被設置為SIGCHLD以外的其他信號.） 此時，進程將被置於EXIT_DEAD退出狀態，這意味著接下來的代碼立即就會將該進程徹底釋放。所以EXIT_DEAD狀態是非常短暫的，幾乎不可能通過 ps 命令捕捉到.
進程的初始狀態 :
進程是通過fork系列的系統調用（fork、clone、vfork）來創建的，內核（或內核模塊）也可以通過kernel_thread函數創建內核進程。這些創建子進程的函數本質上都完成了相同的功能——將調用進程複製一份，得到子進程.（可以通過選項參數來決定各種資源是共享、還是私有.） 那麼既然調用進程處於TASK_RUNNING狀態（否則，它若不是正在運行，又怎麼進行調用？），則子進程默認也處於TASK_RUNNING狀態. 另外，在系統調用調用 clone 和內核函數 kernel_thread 也接受 CLONE_STOPPED 選項，從而將子進程的初始狀態置為TASK_STOPPED
進程狀態變遷 :
進程自創建以後，狀態可能發生一系列的變化，直到進程退出。而儘管進程狀態有好幾種，但是進程狀態的變遷卻只有兩個方向 : 從TASK_RUNNING狀態變為非TASK_RUNNING狀態、或者從非TASK_RUNNING狀態變為TASK_RUNNING狀態. 也就是說，如果給一個TASK_INTERRUPTIBLE狀態的進程發送SIGKILL信號，這個進程將先被喚醒（進入TASK_RUNNING狀態），然後再響應SIGKILL信號而退出（變為TASK_DEAD狀態）, 並不會從TASK_INTERRUPTIBLE狀態直接退出.
進程從非 TASK_RUNNING 狀態變為 TASK_RUNNING 狀態，是由別的進程（也可能是中斷處理程序）執行喚醒操作來實現的. 執行喚醒的進程設置被喚醒進程的狀態為TASK_RUNNING，然後將其task_struct結構加入到某個CPU的可執行隊列中. 於是被喚醒的進程將有機會被調度執行.
而進程從 TASK_RUNNING 狀態變為非 TASK_RUNNING 狀態，則有兩種途徑 :
顯然，這兩種情況都只能發生在進程正在CPU上執行的情況下.
補充說明 :
* 鳥哥 Linux 私房菜 : 第十七章、程序管理與 SELinux 初探
* 永遠的 unix : 讀核日記(三)
Preface :
Linux是一個多用戶，多任務的系統，可以同時運行多個用戶的多個程序，就必然會產生很多的進程，而每個進程會有不同的狀態. 底下針對常見狀態進行介紹.
Linux進程狀態 : R (TASK_RUNNING)，可執行狀態
只有在該狀態的進程才可能在CPU上運行。而同一時刻可能有多個進程處於可執行狀態，這些進程的task_struct結構（進程控制塊）被放入對應CPU的可執行隊列中（一個進程最多只能出現在一個CPU的可執行隊列中）. 進程調度器的任務就是從各個CPU的可執行隊列中分別選擇一個進程在該CPU上運行. 很多操作系統教科書將正在CPU上執行的進程定義為RUNNING狀態、而將可執行但是尚未被調度執行的進程定義為READY狀態，這兩種狀態在linux下統一為TASK_RUNNING狀態.
Linux進程狀態 : S (TASK_INTERRUPTIBLE)，可中斷的睡眠狀態
處於這個狀態的進程因為等待某某事件的發生（比如等待socket連接、等待信號量），而被掛起。這些進程的task_struct結構被放入對應事件的等待隊列中。當這些事件發生時（由外部中斷觸發、或由其他進程觸發），對應的等待隊列中的一個或多個進程將被喚醒.
通過 ps 命令我們會看到，一般情況下，進程列表中的絕大多數進程都處於TASK_INTERRUPTIBLE狀態（除非機器可處理的負載很高）。畢竟CPU就這麼一兩個，進程動輒幾十上百個，如果不是絕大多數進程都在睡眠，CPU又怎麼響應得過來.
Linux進程狀態 : D (TASK_UNINTERRUPTIBLE)，不可中斷的睡眠狀態
與TASK_INTERRUPTIBLE狀態類似，進程處於睡眠狀態，但是此刻進程是不可中斷的。不可中斷，指的並不是CPU不響應外部硬件的中斷，而是指進程不響應異步信號. 絕大多數情況下，進程處在睡眠狀態時，總是應該能夠響應異步信號的。否則你將驚奇的發現，kill -9竟然殺不死一個正在睡眠的進程了！於是我們也很好理解，為什麼 ps 命令看到的進程幾乎不會出現TASK_UNINTERRUPTIBLE狀態，而總是TASK_INTERRUPTIBLE狀態.
而 TASK_UNINTERRUPTIBLE 狀態存在的意義就在於，內核(Kernel) 的某些處理流程是不能被打斷的. 如果響應異步信號，程序的執行流程中就會被插入一段用於處理異步信號的流程（這個插入的流程可能只存在於內核態，也可能延伸到用戶態），於是原有的流程就被中斷了。（參見《linux內核異步中斷淺析》）在進程對某些硬件進行操作時（比如進程調用read系統調用對某個設備文件進行讀操作，而read系統調用最終執行到對應設備驅動的代碼，並與對應的物理設備進行交互），可能需要使用TASK_UNINTERRUPTIBLE狀態對進程進行保護，以避免進程與設備交互的過程被打斷，造成設備陷入不可控的狀態。這種情況下的 TASK_UNINTERRUPTIBLE 狀態總是非常短暫的，通過 ps 命令基本上不可能捕捉到.
Linux進程狀態 : T (TASK_STOPPED or TASK_TRACED)，暫停狀態或跟踪狀態
向進程發送一個SIGSTOP信號，它就會因響應該信號而進入TASK_STOPPED狀態（除非該進程本身處於TASK_UNINTERRUPTIBLE狀態而不響應信號）。（SIGSTOP與SIGKILL信號一樣，是非常強制的。不允許用戶進程通過signal系列的系統調用重新設置對應的信號處理函數。）向進程發送一個SIGCONT信號，可以讓其從TASK_STOPPED狀態恢復到TASK_RUNNING狀態.
當進程正在被跟踪時，它處於TASK_TRACED這個特殊的狀態. "正在被跟踪" 指的是進程暫停下來，等待跟踪它的進程對它進行操作。比如在 gdb 中對被跟踪的進程下一個斷點，進程在斷點處停下來的時候就處於TASK_TRACED狀態。而在其他時候，被跟踪的進程還是處於前面提到的那些狀態。
對於進程本身來說，TASK_STOPPED 和 TASK_TRACED 狀態很類似，都是表示進程暫停下來。 而 TASK_TRACED 狀態相當於在 TASK_STOPPED 之上多了一層保護，處於 TASK_TRACED 狀態的進程不能響應 SIGCONT 信號而被喚醒。只能等到調試進程通過ptrace系統調用執行 PTRACE_CONT、PTRACE_DETACH 等操作（通過ptrace系統調用的參數指定操作），或調試進程退出，被調試的進程才能恢復TASK_RUNNING狀態
Linux進程狀態：Z (TASK_DEAD – EXIT_ZOMBIE)，退出狀態，進程成為殭屍進程
進程在退出的過程中，處於TASK_DEAD狀態. 在這個退出過程中，進程佔有的所有資源將被回收，除了task_struct結構（以及少數資源）以外。於是進程就只剩下task_struct這麼個空殼，故稱為殭屍. 之所以保留task_struct，是因為task_struct裡面保存了進程的退出碼、以及一些統計信息。而其父進程很可能會關心這些信息。比如在shell中，$?變量就保存了最後一個退出的前台進程的退出碼，而這個退出碼往往被作為if語句的判斷條件. 當然，內核也可以將這些信息保存在別的地方，而將task_struct結構釋放掉，以節省一些空間。但是使用task_struct結構更為方便，因為在內核中已經建立了從pid到task_struct查找關係，還有進程間的父子關係。釋放掉task_struct，則需要建立一些新的數據結構，以便讓父進程找到它的子進程的退出信息.
父進程可以通過 wait 系列的系統調用（如wait4、waitid）來等待某個或某些子進程的退出，並獲取它的退出信息。然後 wait 系列的系統調用會順便將子進程的屍體（task_struct）也釋放掉. 子進程在退出的過程中，內核會給其父進程發送一個信號，通知父進程來“收屍”。這個信號默認是SIGCHLD，但是在通過clone系統調用創建子進程時，可以設置這個信號. 通過下面的代碼能夠製造一個EXIT_ZOMBIE狀態的進程 :
- #include
- #include
- void main()
- {
- if(fork())
- {
- while(1) sleep(100);
- }
- }
只要父進程不退出，這個殭屍狀態的子進程就一直存在。那麼如果父進程退出了呢，誰又來給子進程“收屍”？
當進程退出的時候，會將它的所有子進程都託管給別的進程（使之成為別的進程的子進程）. 託管給誰呢？可能是退出進程所在進程組的下一個進程（如果存在的話），或者是1號進程。所以每個進程、每時每刻都有父進程存在。除非它是1號進程. 1號進程，pid為1的進程，又稱init進程. linux系統啟動後，第一個被創建的用戶態進程就是init進程. 在這裡它有兩項使命 :
init進程不會被暫停、也不會被殺死（這是由內核來保證的）。它在等待子進程退出的過程中處於TASK_INTERRUPTIBLE狀態，“收屍”過程中則處於TASK_RUNNING狀態.
Linux進程狀態 : X (TASK_DEAD – EXIT_DEAD)，退出狀態，進程即將被銷毀
而進程在退出過程中也可能不會保留它的t ask_struct. 比如這個進程是多線程程序中被detach過的進程, 或者父進程通過設置 SIGCHLD 信號的 handler 為 SIG_IGN，顯式的忽略了SIGCHLD 信號.（這是posix的規定，儘管子進程的退出信號可以被設置為SIGCHLD以外的其他信號.） 此時，進程將被置於EXIT_DEAD退出狀態，這意味著接下來的代碼立即就會將該進程徹底釋放。所以EXIT_DEAD狀態是非常短暫的，幾乎不可能通過 ps 命令捕捉到.
進程的初始狀態 :
進程是通過fork系列的系統調用（fork、clone、vfork）來創建的，內核（或內核模塊）也可以通過kernel_thread函數創建內核進程。這些創建子進程的函數本質上都完成了相同的功能——將調用進程複製一份，得到子進程.（可以通過選項參數來決定各種資源是共享、還是私有.） 那麼既然調用進程處於TASK_RUNNING狀態（否則，它若不是正在運行，又怎麼進行調用？），則子進程默認也處於TASK_RUNNING狀態. 另外，在系統調用調用 clone 和內核函數 kernel_thread 也接受 CLONE_STOPPED 選項，從而將子進程的初始狀態置為TASK_STOPPED
進程狀態變遷 :
進程自創建以後，狀態可能發生一系列的變化，直到進程退出。而儘管進程狀態有好幾種，但是進程狀態的變遷卻只有兩個方向 : 從TASK_RUNNING狀態變為非TASK_RUNNING狀態、或者從非TASK_RUNNING狀態變為TASK_RUNNING狀態. 也就是說，如果給一個TASK_INTERRUPTIBLE狀態的進程發送SIGKILL信號，這個進程將先被喚醒（進入TASK_RUNNING狀態），然後再響應SIGKILL信號而退出（變為TASK_DEAD狀態）, 並不會從TASK_INTERRUPTIBLE狀態直接退出.
進程從非 TASK_RUNNING 狀態變為 TASK_RUNNING 狀態，是由別的進程（也可能是中斷處理程序）執行喚醒操作來實現的. 執行喚醒的進程設置被喚醒進程的狀態為TASK_RUNNING，然後將其task_struct結構加入到某個CPU的可執行隊列中. 於是被喚醒的進程將有機會被調度執行.
而進程從 TASK_RUNNING 狀態變為非 TASK_RUNNING 狀態，則有兩種途徑 :
顯然，這兩種情況都只能發生在進程正在CPU上執行的情況下.
補充說明 :
* 鳥哥 Linux 私房菜 : 第十七章、程序管理與 SELinux 初探
* 永遠的 unix : 讀核日記(三)
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