本篇详细的讲解了 Linux 中进程会出现的各种状态，以及出现这些状态的原因，其中进程的阻塞、挂起和运行就是进程状态的体现。接着科普了一下进程的切换，然后讲解了进程的优先级，以及如何调整进程的优先级。最后对进程的特点进行了总结。
目录如下：
目录
1. 进程状态
1.1 R 状态与 S 状态
1.2 T 状态与 t 状态
1.3 D 状态
1.4 Z 状态与 X 状态
1.5 孤儿进程
1.6 进程的阻塞、挂起和运行
2. 进程切换
3. 进程的优先级
3.1 优先级存在的意义
3.2 优先级的特点
4. 进程的特点的总结
1. 进程状态
对于 Linux 中的进程，他们存在各种各样的状态，比如正在运行 Run，在休眠状态 Sleep，或者说是已经停止 Stop，其实这样的一些状态也就只是 task_struct 内部属性中的一个变量，用该变量的值来表示当前进程的状态。在进程中存在如下的状态：
static const char* task_state_array[] = { "R (runing)", "S (sleeping)", "D (disk sleep)", "T (stopped)", "t (tracing stop)", "X (dead)", "Z (zombie)" };如上的进程状态中，我们只有 D、X 状态无法使用操作来验证，但是其余的操作都可以使用操作来验证。
1.1 R 状态与 S 状态
R 状态与 S 状态分别标识运行状态与休眠状态，我们将使用如下代码来对我们这两种状态进行区分，如下动图：
（运行状态就是一直在执行进程，而休眠状态就是CPU什么都不干，没有执行进程）
如上图所示，当我们写了一个无限循环的打印代码，在左框图中查询相关的状态，状态表示：S+，当我们在将打印代码给注释掉了之后，发现状态变为了 R+ 状态。
关于如上的现象，为什么屏幕一直在打印信息，状态会显示为 S+ （休眠）状态呢？这是因为当我们需要打印信息的时候，是向屏幕上打印出信息，而屏幕上打印信息也就需要屏幕与内存相交互，需要CPU执行过后将数据刷新到内存中，然后屏幕在从内存中拿出数据打印，但是其中存在很大的速度间隔，比如CPU执行完这条数据只需要 1ns，而屏幕从内存中拿出数据却需要 1ms 的实践，所以很多的时候都是CPU在等待屏幕将内存中的数据取完在执行，所以我们在查询状态的时候，有 99% 的可能都是查询到 S 状态，所以我们可以得出关于 S 状态其实是 CPU 一直在等待执行进程的状态，同时也是进程在等待“资源”就绪的状态，因为只有进程资源就绪，才会继续运行。同时这也对应了为什么我们将打印代码给注释掉之后，查询到的进程状态为 R 状态，因为CPU一直在运行这个进程，期间并没有等待。
那么为什么我们的 S 状态后还跟着一个 “ + ” 呢？这是因为当前进程是在前台运行，当当前进程在后台运行的时候，这个 “ + ” 号也就消失了，想让程序在后台执行，我们只需要在执行文件的指令后面加上一个 & 符号即可，如下：
如上操作，当前进程的状态就从 S+ 变成了 S 状态，关于前台后台运行状态的区别，将会在后面给出。（后台运行的进程不能用 ctrl + c 终止进程，只能用 kill -9 pid）
1.2 T 状态与 t 状态
现在将进入 T 状态，关于 T 状态就是将当前运行的进程停止运行，进程变为等待运行状态，如下：
当我们使用 kill -19 pid 的时候，我们就将该进程给暂停掉了，当我们使用 kill -18 pid 的时候，又将进程给再次启动了。当程序进入暂停状态的时候，程序就不会在继续运行了，只有当我们使用指令将其唤醒，才会继续运行。
那么当我们在对程序进行调试的时候，进程又是处于什么状态呢？，如下所示：
当我们使用 gdb 对程序进行调试的时候，状态从 S 状态变为了 t 状态，t 状态叫做追踪暂停，也就是当我们进行调试打断点的时候，就会出现 t 状态，运行到断点处暂停下来，就是 t 状态。
1.3 D 状态
D 状态是 Linux 系统中特有的一个状态，是一种特殊的休眠状态。由于这个状态我们并不能掩饰，所以用例子来给出：
当我们的进程想要调度磁盘给我们写入大量数据的时候，磁盘接收到了这个消息，然后磁盘便开始向内写入数据，提出申请的进程便进入了 S 状态。但当前的内存中的空间十分的紧张，内存出现严重不足的情况，Linux 操作系统此时有权杀掉内存中的部分进程来腾出空间。假设这时刚好将等待磁盘给出回应的进程给删除了，当磁盘写入数据失败的时候，会给进程一个响应，是再一次写入还是直接丢弃。但此时进程都已经被杀掉了，磁盘根本找不到进程，然而其他进程又需要使用磁盘，此时磁盘就将刚刚写入的数据给丢弃了，这份数据就丢失了，也就造成了数据丢失的事故。
所以为了防止这样数据丢失的情况，也就出现了 D 这种状态，这种状态被叫做深度睡眠（不可中断睡眠）。结束这种状态只有两种方法：自己醒来或者重启。
1.4 Z 状态与 X 状态
Z 状态下的进程我们也叫做僵尸进程，出现这种的情况的原因是，当我们的子进程运行完自己的程序后，按道理应该将子进程的数据代码以及在操作系统中的 task_struct 给删除的，但是此时父进程并没有将子进程给回收，没有被回收也就意味着进程的数据代码从内存中删除了，但是内核数据结构 task_struct 还在操作系统中，并没有被释放掉。如下：
如上所示，当我们的子进程结束后，而父进程还未结束，这就会导致子进程进入僵尸进程。关于僵尸进程，并不是会一直处于僵尸进程，也是会被回收的，task_struct 进程中记录着自己退出的信息，未来让父进程读取。但是也会存在一些情况，父进程异常结束，那么子进程的僵尸进程会一直存在。
当我们的僵尸进程未来被 waitpid 接口读取了，这个进程就会由 Z 状态变成 X 状态，就会被回收了。
1.5 孤儿进程
孤儿进程，就是当父进程已经退出，但是子进程还并没有退出，这时候的子进程就是孤儿进程。如下所示：
如上图所示，当我们的父进程运行结束后，子进程的 ppid 变为了 1，也就是说子进程的父进程改变了，这是为什么呢？这时因为，当父进程先退出，而子进程并未退出，也就意味着子进程未来不会被回收，会变成僵尸进程，但是操作系统为了防止这种情况发生，就自己将孤儿进程领养了，用来保证子进程被正常的回收。
通过以上也可以得出，只有在父进程结束的时候，才会回收子进程，但是我们平时在命令行运行的程序，为什么不会出现僵尸进程的情况呢？这是因为命令行启动的进程的父进程是 bash，bash 会自动的回收新进程的僵尸进程。
1.6 进程的阻塞、挂起和运行
首先我们先介绍进程的运行状态，也就是 R 状态（上面所讲的为在 task_struct 中的出现的状态），现在我们将从操作系统层面讲解运行状态。如下图：
在操作系统中，每个CPU都有着一个对应的运行队列，当我们需要执行某个进程的时候，就是将该进程对应的 task_struct 进入运行队列，然后将对应的代码和数据传入到CPU中进程运行，此时只要进程在运行队列中，那么该进程就是处于运行状态。
关于进程一旦持有CPU，CPU不会直到将该进程运行结束才运行下一个进程，这是因为在内核数据结构 task_struct 中有着一个时间片，记录着该进程最多被CPU运行多少时间，当时间到了的时候，就会将该进程给列入到队尾，运行下一个进程，循环往返。这样让多个进程以切换的方式进行调度，在一个时间段内得以同时推进代码的方式，叫做并发。（这是调度算法的一种， Linux 中不是这样调度的）
关于我们进程的阻塞状态，应该对应于以上进程的哪种状态呢？就比如当我们需要从键盘中读入数据的时候，只有读完数据之后，才能继续运行我们的进程，所以等待键盘读入是一种阻塞，如下：
如上所示，当我们需要从键盘中读入一个数据的时候，左边的检测窗口检测出进程的状态为 S 状态，所以 S 状态属于一种阻塞态。（其实 D 状态也是阻塞态，但是我们不能演示出来）
关于阻塞状态的底层实现：其实对于各种设备的管理，也是使用数据结构将其描述组织起来的，该数据结构中包括当前设备的类型、状态、已经对应的设备结构体指针（用于将各个设备给链接起来）等等，还有一个等待队列，这个等待的队列的作用是，当某些进程需要从设备中读入数据的时候（比如使用 sancf 函数从键盘读取设备，在磁盘中给进程读入数据），操作系统就会将正在运行队列中的 task_struct 从运行队列中剥离，然后将其放入到设备的等待队列中，等到从设备中读取数据成功之后，才将 task_struct 放回到运行队列中。所以对于以上这种情况的状态，就叫做阻塞状态。
最后是我们的挂起状态，如下图：
在磁盘中存在一个 swap分区，当我们的内存特别吃紧的时候，操作系统会将处于 S 状态，也就是处于阻塞状态的进程的代码和数据放入到swap分区中去，然后腾出空间给其他需要的进程，但是这样并不是将一个进程给删除了，因为该进程的 task_struct 还在操作系统中，只是将他的数据放入到了磁盘中去，这个操作叫做换出，当阻塞状态结束的时候，在将进程的代码和数据换入回内存中。这种状态叫做阻塞挂起态。其实关于以上这个将暂时不需要的数据放入到磁盘中，需要的时候在将数据从磁盘中换入的状态就叫做挂起态。
关于这样的挂起态，其实会导致一定的效率问题，因为这样不断的换入换出，会花部分时间在 IO 写入和写出中，所以对于我们的 swap分区来说，一般并不会有太大的空间，因为太大空间会导致 OS 依赖该空间，频繁的用该空间挂其进程，导致效率变低。
2. 进程切换
关于我们进程的切换，CPU 正是通过频繁地对不同的进程进行运行，来达到在用户层面上很多进程同时进行的现象，所以说在 CPU 内进程会频繁的进行切换，当在进程切换的时候，有可能是因为当前进程已经运行结束，也有可能是当前进程的时间片已经结束，该下一个进程的运行了。
当一个进程的时间片结束运行下一个进程的时候，我们需要将进程进行切换，但当前这个进程并没有运行结束，而是运行了部分，所以我们需要将未运行结束的数据给保存起来，然后当下一次运行到这个进程的时候，我们将之前保存的数据在调出来，然后继续的运行。在 CPU 中用于存储数据的元件叫做寄存器，每个CPU只有一套的寄存器，这些寄存器中的临时数据叫做上下文数据，当我们需要切换的时候，将换走进程的数据放入的 task_struct 保存起来，将换入进程的数据从 tast_struct 中读入。
3. 进程的优先级
上文中所讲的进程分别进入到 CPU 的运行队列中，运行队列按照先进先出的方式，分别按顺序地运行不同的进程，不同进程在运行队列前的排队，其本质就是确定获取 CPU 资源的顺序，所以进程之间的优先级就是获取某种资源的先后顺序。
在内核数据结构 task_struct 中存在一个内部字段 --> int priority = ?? ，表示当前进程的优先级，其中 priority 数值越小，优先级越高。
3.1 优先级存在的意义
对于大多的普通的电脑设备而言，CPU 只有一个，也就是一段时间内只能运行一个进程，所以说进程访问资源（CPU）始终都是有限的。所以说需要对进程之间创建一个优先级，决定哪些进程先运行，提高运行队列。
操作系统中关于调度和优先级的原则：分时操作系统，分时间片对不同的进程进行运行，这样可以维持基本的公平。若进程因为长时间不被 CPU 调度，就造成了进程饥饿的问题。
3.2 优先级的特点
在 Linux 中，我们使用指令：ps -al，查看当前所有运行的进程的优先级，如下：
PRI：进程优先级；
NI：进程优先级的修正值，nice值；
进程优先级 = 优先级 + nice值，只要修改 nice 值就可以达到对进程优先级修改的过程。那么我们使用什么指令对进程的优先级做调整呢？
我们在命令行中输入 top 指令，然后输入 r 指令，输入我们要调整优先级的 pid，然后在输入我们要调整的 nice 值，如下：
如上所示，当我们进行如上步骤时，先将 nice 值调整为100，我们查看时，也只是发现调整的 nice 值为19，优先级从80变成了99，当我们将 nice 值调整为-100的时候，也只是发现nice值变成了-20，从99变成了60，所以对于我们nice值的范围是-20~19，最多只能将 niec 调整为19，最低调整为-20，默认进程的优先级从80开始调整。
4. 进程的特点的总结
进程还存在一些其他的特点，如下：
1. 并发与并行：关于并发，就是多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间内（也就是基于时间片来运行程序），让多个进程都得以推进。对于并行，就是一个电脑中存在多个CPU，多个进程在多个CPU下分别，同时的运行。
2. 进程的独立性：多个进程的运行，每个进程都是相互独立的，都独享着自己的各种资源，运行期间不会相互干扰。（某个进程运行出现异常，也不会影响到其他进程）
3. 竞争性：系统的进程数目较多，而CPU资源只有少量（通常为1个），所以进程之间是具有竞争属性的，为了高效的完成任务，更合理竞争相关资源，就出现了进程的优先级。
