在Linux中，当需要从磁盘读取块时，进程状态会发生什么变化？被封锁了吗？如果是这样，如何选择另一个流程来执行？

Posted 2021-03-22 no code no life

当某个进程需要从磁盘中获取数据时，它实际上会停止在CPU上运行以让其他进程运行，因为该操作可能需要很长时间才能完成-至少需要5ms的磁盘寻道时间，而5ms就是1000万从程序的角度来看，CPU周期是永恒的！

从程序员的角度（也称为“在用户空间中”），这称为阻塞系统调用。如果您进行调用write(2)（这是同名系统调用周围的薄libc包装器），则您的进程不会完全在该边界处停止；它继续在内核中运行系统调用代码。在大多数情况下，它一直一直到特定的磁盘控制器驱动程序（文件名→文件系统/ VFS→块设备→设备驱动程序），在该驱动程序中，将磁盘上的块获取命令被提交给适当的硬件，这是非常重要的。大多数时候都可以快速操作。

然后，该进程进入睡眠状态（在内核空间中，阻塞称为“睡眠” –从内核的角度来看，没有“阻塞”过）。一旦硬件最终获取了正确的数据，它将被唤醒，然后该过程将被标记为可运行并进行调度。最终，调度程序将运行该过程。

最后，在用户空间中，阻塞的系统调用将返回正确的状态和数据，程序流程继续进行。

它可以调用大部分的I / O系统调用非阻塞模式（见O_NONBLOCK中open(2)和fcntl(2)）。在这种情况下，系统调用立即返回，并且仅报告提交磁盘操作。程序员将必须在稍后的时间显式检查操作是否成功完成，并获取其结果（例如，使用select(2)）。这称为异步或基于事件的编程。

这里提到D状态（TASK_UNINTERRUPTIBLE在Linux状态名称中称为D状态）的大多数答案都是错误的。在d状态是一种特殊的睡眠模式，这是只有在内核空间的代码路径，当代码路径引发不能被中断（因为这将是太复杂，程序），并期望它只会阻止了很短时间。我相信大多数“ D状态”实际上是不可见的。它们的寿命很短，无法通过“ top”之类的采样工具来观察。

在某些情况下，您可能会在D状态下遇到无法杀死的进程。NFS为此而闻名，我已经遇到过很多次了。我认为某些VFS代码路径之间存在语义冲突，它们假定始终到达本地磁盘并进行快速错误检测（在SATA上，错误超时将在几百毫秒左右），而NFS实际上从网络中获取数据，更具弹性，恢复速度较慢（TCP超时通常为300秒）。阅读本文，了解带有TASK_KILLABLE状态的Linux 2.6.25中引入的出色解决方案。在这个时代之前，有一种黑客，您实际上可以通过向内核线程发送SIGKILL来向NFS进程客户端发送信号rpciod，但是请不要理会这个丑陋的把戏。