23.4 性能优化 不可中断进程和僵尸进程
什么是不可中断状态
当 iowait 升高时，进程很可能因为得不到硬件的响应，而长时间处于不可中断状态。从 ps 或者 top 命令的输出中，可以发现它们都处于 D 状态，也就是不可中断状态 （Uninterruptible Sleep）。
不可中断状态，表示进程正在跟硬件交互，为了保护进程数据和硬件的一致性，系统不允许其他进程或中断打断这个进程。进程长时间处于不可中断状态，通常表示系统有 I/O 性能问题。
中断其实是一种异步的事件处理机制，可以提高系统的并发处理能力。
由于中断处理程序会打断其他进程的运行，所以，为了减少对正常进程运行调度的影响，中断处理程序就需要尽可能快地运行。如果中断本身要做的事情不多，那么处理起来也不会有太大问题；但如果中断要处理的事情很多，中断服务程序就有可能要运行很长时间。
特别是，中断处理程序在响应中断时，还会临时关闭中断。这就会导致上一次中断处理完成之前，其他中断都不能响应，也就是说中断有可能会丢失。
举个最常见的网卡接收数据包的例子:网卡接收到数据包后，会通过 硬件中断 的方式，通知内核有新的数据到了。这时，内核就应该调用中断处理程序来响应它。对上半部来说，既然是快速处理，其实就是要把网卡的数据读到内存中，然后更新一下硬件寄存器的状态(表示数据已经读好了)，最后再发送一个 软中断 信号，通知下半部做进一步的处理。而下半部被软中断信号唤醒后，需要从内存中找到网络数据，再按照网络协议栈，对数据进行逐层解析和处理，直到把它送给应用程序。
Linux 将中断处理过程分成了两个阶段，也就是上半部和下半部:
上半部直接处理硬件请求，也就是我们常说的硬中断，特点是快速执行;
而下半部则是由内核触发，也就是我们常说的软中断，特点是延迟执行。
Linux 中的软中断包括网络收发、定时、调度、RCU 锁等各种类型，可以通过查看 /proc/softirqs 来观察软中断的运行情况。
什么是僵死（僵尸）进程
僵死（僵尸）进程：一个进程使用 fork 创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用 wait() 或 waitpid() 获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵死（僵尸）。
通常，僵尸进程持续的时间都比较短，在父进程回收它的资源后就会消亡；或者在父进程退出后，由 init 进程回收后也会消亡。
短暂的僵尸状态我们通常不必理会，但进程长时间处于僵尸状态，就应该注意了，可能有应用程序没有正常处理子进程的退出。
top 命令查看进程状态
top 和 ps 是最常用的查看进程状态的工具，我们就从 top 的输出开始。下面是一个 top 命令输出的示例，S 列（也就是 Status 列）表示进程的状态。
top - 21:43:31 up 28 days, 23:44, 2 users, load average: 0.02, 0.02, 0.00
Tasks: 139 total, 1 running, 138 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 3.2 us, 1.2 sy, 0.0 ni, 95.7 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 4042140 total, 1234472 free, 525152 used, 2282516 buff/cache
KiB Swap: 0 total, 0 free, 0 used. 3169024 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
4606 rabbitmq 20 0 2169848 69784 6516 S 0.3 1.7 115:20.52 beam.smp
4921 rabbitmq 20 0 7716 88 0 S 0.3 0.0 0:05.35 inet_gethost
11943 ubuntu 20 0 40504 3764 3184 R 0.3 0.1 0:00.01 top
1 root 20 0 119960 6116 4020 S 0.0 0.2 3:18.65 systemd
2 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 kthreadd
3 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:33.16 ksoftirqd/0
R 是 Running 或 Runnable 的缩写，表示进程在 CPU 的就绪队列中，正在运行或者正在等待运行。
D 是 Disk Sleep 的缩写，也就是不可中断状态睡眠（Uninterruptible Sleep），一般表示进程正在跟硬件交互，并且交互过程不允许被其他进程或中断打断。
Z 是 Zombie 的缩写，如果你玩过“植物大战僵尸”这款游戏，应该知道它的意思。它 表示僵尸进程，也就是进程实际上已经结束了，但是父进程还没有回收它的资源（比如进程的描述符、PID 等）。
S 是 Interruptible Sleep 的缩写，也就是可中断状态睡眠，表示进程因为等待某个事件 而被系统挂起。当进程等待的事件发生时，它会被唤醒并进入 R 状态。
I 是 Idle 的缩写，也就是空闲状态，用在不可中断睡眠的内核线程上。前面说了，硬件交互导致的不可中断进程用 D 表示，但对某些内核线程来说，它们有可能实际上并没有任何负载，用 Idle 正是为了区分这种情况。要注意，D 状态的进程会导致平均负载升高， I 状态的进程却不会。
T 或者 t，也就是 Stopped 或 Traced 的缩写，表示进程处于暂停或者跟踪状态。向一个进程发送 SIGSTOP 信号，它就会因响应这个信号变成暂停状态（Stopped）；再向它发送 SIGCONT 信号，进程又会恢复运行(如果进程是终端里直接启动的，则需要你 用 fg 命令，恢复到前台运行)。而当你用调试器（如 gdb）调试一个进程时，在使用断点中断进程后，进程就会变成跟踪状态，这其实也是一种特殊的暂停状态，只不过你可以用调试器来跟踪并按需要控制进程的运行。
X 是 Dead 的缩写，表示进程已经消亡，所以你不会在 top 或者 ps 命令中看到它。
ps 命令查看进程状态
root 6525 0.0 0.1 65512 6088 ? Ss Jun12 12:22 /usr/sbin/sshd -D
root 10376 0.0 0.1 99272 6944 ? Ss 21:25 0:00 sshd: ubuntu [priv]
ubuntu 10453 0.0 0.0 99272 3384 ? S 21:25 0:00 sshd: ubuntu@pts/0
root 11893 0.0 0.1 99272 6920 ? Ss 21:43 0:00 sshd: ubuntu [priv]
ubuntu 11928 0.0 0.0 99272 3348 ? S 21:43 0:00 sshd: ubuntu@pts/1
root 12913 0.0 0.0 12944 928 pts/1 S+ 21:55 0:00 grep --color=auto sshd
状态为 Ss+ 和 D+ ,其中 S 表示可中断睡眠状态，D 表示不可中断睡眠状态。s 表示 这个进程是一个会话的领导进程，而 + 表示前台进程组。
进程组和会话。它们用来管理一组相互关联的进程,进程组表示一组相互关联的进程，比如每个子进程都是父进程所在组的成员；而会话是指共享同一个控制终端的一个或多个进程组。
比如，我们通过 SSH 登录服务器，就会打开一个控制终端（TTY），这个控制终端就对应 一个会话。而我们在终端中运行的命令以及它们的子进程，就构成了一个个的进程组，其中，在后台运行的命令，构成后台进程组;在前台运行的命令，构成前台进程组。