本篇文章，继续和大家分享与Linux相关的只是。本篇文章主要会涉及到进程的状态和进程的优先级。
上一篇文章，我们讲了操作系统理论中进程状态。接下来，我们来了解Linux中有那些进程状态。
进程状态
实际上，在Linux中有如下七种状态，并没有所谓的新建状态和就绪状态。这告诉我们理论和实现是不完全相同的。
R状态
R状态，可以理解为运行态。我可以编写一个简单的程序来看看R状态。
我们一边运行程序，一边运行脚本来查看进程信息。可我们发现一直运行的进程所处的状态并不是R，而是S呀！这是为什么？这是因为CPU的处理速度是纳秒级的，外设的处理速度是毫秒级别的。我们运行的程序的大部分时间都用在了等待请求外设上。所以，我们查询的时候，有99%的概率查到，程序处于等待状态，也就是阻塞状态，在Linux中用S表示。
如果我们将while循环中的语句都去掉，就能查到程序是处于R状态了。注释代码，我们可以使用vim的批量注释功能。第一步：ctrl+v 第二步：使用h、j、k、l这四个进行移动确定范围 第三步：按大写i,也就是shift+i ，进入插入模式。第四步：输入两个斜杠，按Esc就完成注释了。哪如何取消注释呢？和注释一样先确定范围。确定好后，按d即可。
监视结果，和我们的的预期一样。
R状态，就是R状态，为什么R后面还有一个加号？
R后面的加号，表示程序在前台运行，没有加号表示后台运行。如果我们想让程序后台运行，只需要在需要执行的程序后面加一个取地址符号即可。
此时，程序在后台运行，我们没法使用ctrl+c来终止程序。我们可以使用如下指令来终止程序。
[common_108@iZf8zaj27gxmvq7veqrekfZ test]$ kill -9 进程的
使用的kill指令，后面加的是进程的PID，而不是进程的名字。因为操作系统只认识数字，并不认识字符串。我们平时用的用户名，OS也不认识。哪它怎么辨识谁是谁，每一个用户都会有对应的身份证号，也就是查看进程时的属性UID。
我们可以通过ls指令，加上n选项来查看，我们的UID。简单一对比，就知道我此时用的用户的UID是1000。
s状态
S状态，也称之为浅度睡眠。可以理解为阻塞状态。
如果你的程序，有使用到外设，程序大部分时间都会用在外设的访问等待中，也就是程序处于S状态。
我们来看一个更明显的例子。
我们运行程序，一直不给它输入，它就会处于阻塞状态，一直等待键盘资源的就绪。
有一个与S状态相似的状态，叫D状态。
D状态
D状态，也称为深度睡眠。它也是一种阻塞，不过它接受操作系统的任何控制，也就是处于该状态的进程不能被杀死。为什么会存在这样一个状态呢？讲个小故事，你就理解了。有数据，需要写入磁盘。可磁盘一直没有就绪，进程只能处于S状态，在那等着。这时，OS路过，说你，你，你，怎么在干站着，什么也不做。刚好内存满了，这里容不下你这种闲人了。于是，OS就把该进程杀掉了。过几天，经理查数据，发现数据丢了。这是一批很重要的数据，记录了10000个用户的贷款金额。于是，就把OS，进程，磁盘三个人告上了法庭。法庭上，磁盘说，我压根就没接到进程的数据，这和我有什么关系？进程一听，他急了，赶忙说，你说你还没好，我就在那等，结果OS直接把我赶走了，这不怪我。法官，把目光看向OS。OS连忙解释道，我的这个权力不是他们继续的吗？我只是按流程办事而已，我有什么错？法官一听，它们好像都没有问题。难道是我有问题？当大家都没有问题的时候，说明机制存在问题。于是，Linux引入了D状态。在进程进行磁盘写入的时候，谁也不能杀死该进程。经此过后，OS再路过进程身边，进程直接亮出免死金牌。OS，好吧！你们不让我管，那我也不管了。
T状态
处于T状态的程序，表示该程序被暂停了。我可以使用kill -l指令来查看kill指令的使用选项。
[common_108@iZf8zaj27gxmvq7veqrekfZ test]$ kill -l
我们好用到的选项有18和19，19号选项可以让进程暂停，而18号选项则是让程序继续运行。
我们将程序的代码改成如下内容：
我们启动程序，通过ps指令查到它的PID，然后，使用kill -19指令
[common_108@iZf8zaj27gxmvq7veqrekfZ ~]$ kill -19 19066程序就被暂停了，再使用ps指令查询。此时，程序就处于T状态。
使用kill -18指令，可以让程序继续执行。
t状态
小t状态和T状态差不多，这不作区分。
我们在编译程序的时候，加上-g选项，以debug版本发布。
我们使用调试器gdb打开可执行程序（gdb+可执行程序名），进行调试。打开后，我们使用指令l查看代码内容，然后，使用指令b在第6行打断点。打上断点后，使用指令info b确认断点无误后，使用指令r运行程序。
此时，使用ps指令查询proc可执行程序的状态，就处于小t状态。
Z状态
什么Z状态？我们通过一个小故事来理解。有一天，路边上走着一个老爷爷，他走着走着，就躺下了，这一躺就在也没有起来。刚好看，这一幕的你，赶紧拨打110和119。最先赶到的是110,警察迅速把现场保护起来，疏散人群。不久，119也赶到了，医生上前看了看，眼神失落的站起身来，摇了摇头，说没救了。警察，他们也有自己的法医，法医赶紧来确认死者的死因，是他杀，还是自然死亡。最后，警察汇总完结果，电话告知家属后，才开始对尸体做处理。在还没得出死因结果告知家属前，警察都会一直保护现场。同理，在子进程结束后，如果父进程一直没来关心它，获取它的运行结果。那么，子进程会被一直保护着，无法被回收。此时，子进程处于的状态，就叫Z状态。
处于Z状态的进程，我们称之为僵尸进程。如果僵尸进程一直的不到关心，它就一直无法被回收，一直占用着内存。这是什么问题？不就是内存泄漏吗？也就是内存泄漏方式，除了C语言时使用malloc外，僵尸进程也会造成内存泄漏问题。
我们可以简单验证一下，下面这个程序是我们利用if....else让父进程一直运行，而子进程先结束，exit用于终止进程，在man手册第3章。
我们根据子进程的pid查找子进程的状态，子进程确实处于Z状态。
上图中的defunct的意思，就是僵尸进程。
刚刚，我们说了，如果运行结束的进程，如果一直得不到父进程的关心，它就会一直处于僵尸，处于Z状态，可现在，在父进程结束后，我们ps却查不到这个进程的状态，这是为什么？
我们把程序改一下，让父进程先结束，子进程一直运行，你就明白了。
在父进程退出后，子进程的父进程变成1。我们把父进程先退出，而子进程没有退出，这样的子进程称之为孤儿进程。它会被1号进程领养。前面，我们子进程先退出，父进程后退出。在父进程退出后，我们之所以查不到子进程的信息，是因为父进程退出的一瞬间，子进程被1号进程领养并且回收了。
1号进程可以简单理解，就是操作系统。这里的1好进程是systemd，也有的是init。这个具体操作系统有关。
X状态
X状态，就是一个程序运行结束或终止了。
Linux中进程的状态转换图如下：
说了这么久，我们一直都在说父进程，那有没母进程呢？没有。也就是说，一个进程可以有多个子进程，但只有一个父进程。这就注定了进程之间是一个多叉树的结构。好像有点问题，我们之前，不是说OS采用双链表来组织进程吗？我确实有说过，但谁说过一个进程或者节点只能存在于一个数据结构里。一个节点可以既属于双链表，也可以同时属于多叉树。这在实现上只是多几个指针的事情。
在我们学习数据结构的时候，会把数据内容放到node节点中。但在Linux中，节点node只用来存放指针信息。数据信息等属性都放在进程的PCB中，节点node也是进程的属性之一。通过进程的node，我们就把一个一个的进程链接成了一个双链表。通过node的信息就可以找到任意一个进程的信息，再通过下图中的公式，就可以找到每个进程的PCB的起始地址。
下图中的公式怎么理解？首先，强转0的类型变成task_struct*,再通过这个访问PCB中的link。接着，对这个整体取地址，我们就得到了node在PCB中的偏移量。再接着，用节点的起始地址start减去偏移量就可以得到PCB的起始地址了，这需要分别对它们两做一个强转才能进行相减。假设我们现在操作的是other这个PCB，强转完类型，我们就可以访问other进程的PCB了。
进程的优先级
什么是优先级
查看进程的优先级是ps -l+进程pid指令。
修改优先级
修改优先级的方式，我们这里介绍两个方式，第一个方式使用nice和renice指令。第二个方式是使用top指令。
我们这里只演示top指令。
第一步：使用top指令
[common_108@iZf8zaj27gxmvq7veqrekfZ ~]$ top第二步：按r,会显示下图中的提示
第三步：输入要修改优先级的PID,按下回车会出现下图的提示
第四步：输入n（nice）值,也就是NI的值。我们这里输入10。此时，优先级就变成了90。优先级的计算公式为：PRI(new)=PRI(old)+NI。简答来说：一个进程的优先级的值等于旧的优先级的值加上nice的值。需要注意的是，旧的优先级的值在Linux中固定为80，可以理解为PRI=80+NI。OS并不想让我们过分的修改优先级，给nice值限定了一个范围[-20,20)。通过公式换算也就得到了优先级得取值范围[60,90)，一共40个级别。
OS是如何根据优先级进行调度
位图的概念，不知道大家有没有听说过。
位图利用一个bit来标记对应的数字存不存在，一个char类型，占一个字节，一个字节有8个bit。我们用下图中的结构体bitmap来表示位图。现在，查找一个数N是否存在位图中，我们用N除以sizeof（char）*8，就可以知道N在数组中的那个位置，就是下标几。在用N对sizeof(char)*8取模，就可以知道表示N的bit为是第几位。对应的比特位为0表示不存在，为1表示存在。
在Linux中，有一个类似下图的结构体runqueue,里面有两个二级指针run和wait，分别指向running和waiting这两个指针数组，这两个指针数组大小都为140。[0,99]的位置用于存放其他类型的进程，[100,139]是不是刚好40个级别，就是我们调整优先级的范围。如果来了一个优先级为60的进程，就把它的PCB链入到数组下标60的位置，如还有就跟在它后面。来61的，就链接在数组小标61的位置。CPU只需要从头遍历一边数组，就完成了按优先级调度进程。数组中有一些位置为空，CPU访问空位置会浪费时间。怎么办？还记得我们刚刚讲的位图吗？可以用位图来表示，数组的某一个位置是否为空。那怎么判断那个位置为一呢？我们可以采用二进制数最右边的1，快速定位需要访问的下一个数组位置。当CPU正在遍历running数组时，新来的进程，需要插入到waiting数组，避免干扰CPU的调度。当running数组遍历完了，只需要交换两个二级指针run和wait的内容，就可以进行下一轮的调度运行了。
好了，到这里，我们本次的分享就到此结束了，不知道我有没有说明白，给予你一点点收获。关于更多和Linux相关的知识，会在后面的文章更新。如果你有所收获，别忘了给我点个赞，这是对我最好的回馈，当然你也可以在评论发表一下你的收获和心得，亦或者指出我的不足之处。如果喜欢我的分享，别忘了给我点关注噢。
