Состояния Процессов В Linux

когда процесс должен получать данные с диска, он эффективно перестает работать на процессоре, чтобы позволить другим процессам работать, потому что операция может занять много времени для завершения – по крайней мере 5 мс время поиска для диска является общим, и 5 мс-это 10 миллионов циклов процессора, вечность с точки зрения программы!

С точки зрения программиста (также сказал, "в пространстве"), это называется блокировка системного вызова. Если вы позвоните write(2) (который является тонким libc обертка вокруг системного вызова с тем же именем), ваш процесс точно не останавливается на этой границе: он продолжает, на стороне ядра, выполнять код системного вызова. Большую часть времени он идет до определенного драйвера контроллера диска (filename → filesystem/VFS → block device → Device driver), где команда для извлечения блока на диске передается на соответствующее оборудование: это очень быстрая операция большую часть времени.

затем процесс помещается в спать государство (в пространстве ядра блокировка называется сном - ничто никогда не блокируется с точки зрения ядра). Он будет разбужен снова, как только оборудование, наконец, получил правильные данные, то процесс будет помечен как runnable, по расписанию и запустить, как только планировщик позволяет ему.

наконец-то в пользовательском пространстве блокировка системного вызова возвращает с правильным состоянием и данными, и поток программы продолжается.

это можно вызвать большинство системных вызовов ввода-вывода в неблокирующий режим (см. O_NONBLOCK in open(2) и fcntl(2)). В этом случае системные вызовы немедленно возвращаются и сообщают только о правильной подаче дисковой операции. Программист должен будет явным образом проверить позже, завершена ли операция, с успехом или нет, и получить ее результат (например, с select(2)). Это называется асинхронным или событийным программированием.

большинство ответов здесь упомянуть состояние D (точное имя TASK_UNINTERRUPTIBLE из имен Linux sate) неверны. Элемент D состояние-это специальный спящий режим, который запускается только в пути кода пространства ядра, когда этот путь кода нельзя прерывать (потому что это было бы сложно программировать), большую часть времени в надежде, что он будет блокировать очень скоро. Я считаю, что большинство "D-состояний" на самом деле невидимы, они очень недолговечны и не могут наблюдаться с помощью таких инструментов выборки, как "сверху".

но вы иногда будете сталкиваться с этими неубиваемыми процессами в состоянии D в нескольких ситуациях. NFS славится этим, и я сталкивался с этим много раз. Я думаю, что существует семантическое столкновение между некоторыми путями кода VFS, которые предполагают всегда достигать локальных дисков и быстрое обнаружение ошибок (на SATA тайм-аут ошибки будет составлять около нескольких 100 мс), и NFS, который фактически извлекает данные из сети, которая более устойчива и имеет медленное восстановление (тайм-аут TCP 300 секунд-это общий.) Читайте в этой статье для прохладного решения, представленного в Linux 2.6.25 с TASK_KILLABLE государство. До этой эры был Хак, где вы могли фактически отправлять сигналы клиентам процесса NFS, отправляя SIGKILL в поток ядра rpciod, но забудь об этом уродливом трюке...

процесс, выполняющий ввод-вывод, будет помещен в состояние D (непрерывный сон), который освобождает процессор, пока не появится аппаратное прерывание, которое говорит процессору вернуться к выполнению программы. Смотрите man ps для других состояний процесса.

в зависимости от вашего ядра, то есть планировщик процесса, который отслеживает runqueue процессов, готовых к выполнению. Это, наряду с алгоритмом планирования, сообщает ядру, какой процесс назначьте какой ЦП. Существуют процессы ядра и пользовательские процессы для рассмотрения. Каждому процессу выделяется временной срез, который является куском процессорного времени, которое ему разрешено использовать. Как только процесс использует весь свой временной срез, он помечается как истекший и получает более низкий приоритет в алгоритме планирования.

на ядро 2.6, есть сложностью O(1) планировщик времени, поэтому независимо от того, сколько процессов у вас запущено, он будет назначать процессоры в постоянное время. Это более сложно, хотя, поскольку 2.6 ввел упреждение и балансировку нагрузки процессора не является простым алгоритмом. В любом случае, это эффективно, и процессоры не будут простаивать, пока вы ждете ввода-вывода

как уже объяснялось другими, процессы в состоянии " D " (непрерывный сон) отвечают за зависание процесса ps. Со мной это случалось много раз с RedHat 6.x и автоматические домашние каталоги NFS.

для вывода списка процессов в состоянии D можно использовать следующие команды:

cd /proc
for i in [0-9]*;do echo -n "$i :";cat $i/status |grep ^State;done|grep D

чтобы узнать текущий каталог процесса и, возможно, смонтированный диск NFS, который имеет проблемы, вы можете использовать команду, подобную следующему примеру (замените 31134 на спящий процесс номер):

# ls -l /proc/31134/cwd
lrwxrwxrwx 1 pippo users 0 Aug  2 16:25 /proc/31134/cwd -> /auto/pippo

я обнаружил, что предоставление команды umount с переключателем-f (force), связанной с установленной файловой системой nfs, смогло разбудить спящий процесс:

umount -f /auto/pippo

файловая система не была размонтирована, потому что он был занят, но процесс пробуждения и я смог решить проблему без перезагрузки.

предполагая, что ваш процесс является одним потоком, и что вы используете блокировку ввода-вывода, ваш процесс будет блокировать ожидание завершения ввода-вывода. Ядро выберет другой процесс для запуска в то же время на основе точности, приоритета, последнего времени выполнения и т. д. Если нет других запускаемых процессов, ядро не будет запускать их; вместо этого оно сообщит аппаратному обеспечению, что машина простаивает (что приведет к снижению энергопотребления).

процессы, ожидающие завершения ввода-вывода, Как правило показать в состоянии D, например,ps и top.

Да, задача блокируется в системном вызове read (). Другая задача, которая готова выполняется, или если никакие другие задачи не готовы, выполняется задача простоя (для этого процессора).

нормальное, блокирующее чтение диска приводит к тому, что задача переходит в состояние "D" (как отмечали другие). Такие задачи способствуют средней нагрузке, даже если они не потребляют процессор.

некоторые другие типы ввода-вывода, особенно ttys и сеть, ведут себя не совсем так - процесс заканчивается в состоянии " S " и может быть прерван и не учитывает среднюю нагрузку.

Да, задачи, ожидающие ввода-вывода, блокируются, а другие задачи выполняются. Выбор следующей задачи выполняется с помощью планировщик Linux.

обычно процесс блокируется. Если операция чтения находится на файловом дескрипторе, отмеченном как неблокирующее, или если процесс использует асинхронный ввод-вывод, он не будет блокировать. Кроме того, если процесс имеет другие потоки, которые не заблокированы, они могут продолжать работать.

решение о том, какой процесс выполняется следующим до планировщик в ядре.