面试题：进程管理：简述进程三种基本状态及其转换机制

Question

请详细阐述进程的就绪态、运行态和阻塞态，说明它们之间是如何相互转换的，并举例说明在哪些情况下会发生这些转换。

Answer 1

进程的三种状态

1. 就绪态（Ready）： 进程已获得除处理机以外的所需资源，具备了运行的条件，等待系统分配处理机资源，一旦获得处理机就可以立即执行。例如，在一个多任务操作系统中，多个程序都准备好运行，它们都处于就绪态，等待CPU调度。
2. 运行态（Running）： 进程获得处理机资源，正在处理机上运行。在单处理机系统中，处于运行态的进程只有一个。例如，当系统调度程序将CPU分配给某个处于就绪态的进程后，该进程进入运行态，开始执行其程序代码。
3. 阻塞态（Blocked）： 进程因等待某种事件的发生（如I/O操作完成、等待信号等）而暂时无法运行，放弃处理机资源，处于暂停状态。例如，当一个进程发起文件读取操作时，由于需要等待磁盘I/O完成数据传输，该进程进入阻塞态，直到I/O操作完成。

状态转换

1. 就绪态 -> 运行态：
   • 转换原因：当系统的调度程序从就绪队列中选择一个进程，并将处理机分配给它时，该进程就从就绪态转换为运行态。这通常发生在当前运行的进程时间片用完、主动放弃CPU（如调用了系统函数yield() 等）、或有更高优先级的进程进入就绪队列等情况。
   • 举例：在分时操作系统中，每个进程被分配一个时间片。当一个进程的时间片用完，调度程序会从就绪队列中选择另一个进程，这个被选中的进程就从就绪态转换为运行态。
2. 运行态 -> 就绪态：
   • 转换原因：运行态的进程由于时间片用完，或者有更高优先级的进程进入就绪队列，当前进程被抢占处理机，就会转换为就绪态。另外，当进程主动放弃处理机（如调用系统函数主动让出CPU）时也会进入就绪态。
   • 举例：在一个实时操作系统中，有一个高优先级的实时任务进入就绪队列，当前正在运行的低优先级进程会被抢占CPU，从而从运行态转换为就绪态。
3. 运行态 -> 阻塞态：
   • 转换原因：当进程需要等待某些事件发生（如I/O操作、等待信号等）时，它会主动放弃处理机并进入阻塞态。
   • 举例：一个进程执行文件写入操作，由于磁盘I/O速度相对较慢，进程需要等待写入操作完成，此时进程从运行态转换为阻塞态。
4. 阻塞态 -> 就绪态：
   • 转换原因：当进程所等待的事件发生（如I/O操作完成、等待的信号到达等），该进程就从阻塞态转换为就绪态，进入就绪队列等待系统调度。
   • 举例：之前处于阻塞态等待文件读取操作完成的进程，当文件数据从磁盘读取到内存后，该进程从阻塞态转换为就绪态，等待调度程序再次分配CPU资源继续执行。