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linux進(jìn)程D狀態(tài)的解決思路分享

更新時(shí)間：2025年02月12日 15:10:40 作者：企鵝俠客

在Linux系統(tǒng)中,進(jìn)程在內(nèi)核模式下等待I/O完成時(shí)會(huì)進(jìn)入不間斷睡眠狀態(tài)（D狀態(tài)）,這種狀態(tài)下,進(jìn)程無(wú)法通過(guò)普通方式被殺死,本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M了這種狀態(tài),并分析了如何使用`dmsetup`工具暫停和恢復(fù)LVM卷的IO操作,從而使得進(jìn)程從D狀態(tài)恢復(fù)到R狀態(tài)

1. 問(wèn)題描述

在Linux系統(tǒng)環(huán)境，進(jìn)程在內(nèi)核模式下等待I/O完成時(shí)通常會(huì)進(jìn)入不間斷睡眠狀態(tài)，此時(shí)使用ps或top命令輸出的進(jìn)程顯示為D狀態(tài)。

當(dāng)然我們也可以使用sysrq工具將有關(guān)進(jìn)程的信息發(fā)送到/var/log/messages。

2. 問(wèn)題分析

在正常情況下，不間斷狀態(tài)只持續(xù)幾分之一秒。但是，異常情況下，進(jìn)程可能會(huì)停留在此狀態(tài)更長(zhǎng)的時(shí)間或（在最壞的情況下）無(wú)限期地停留。

這種狀態(tài)下，即使使用“kill -9”也無(wú)法殺死進(jìn)程，因?yàn)樵谶M(jìn)程喚醒之前，kill信號(hào)無(wú)法傳遞給進(jìn)程。

3. 實(shí)驗(yàn)?zāi)M

在CentOS 7.9環(huán)境模擬一個(gè)處于D狀態(tài)的進(jìn)程并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析：

使用LVM卷的 suspend 特性，暫停IO，使得上層應(yīng)用程序處于D狀態(tài)。

3.1 使用losetup創(chuàng)建一個(gè)卷作為pv的磁盤

losetup命令概述

losetup命令用來(lái)設(shè)置loop設(shè)備，loop設(shè)備可以將文件虛擬成塊設(shè)備，這樣用戶就可以對(duì)其進(jìn)行掛載，

比如常見(jiàn)的ISO光盤鏡像、img鏡像都可以被虛擬成塊設(shè)備，然后進(jìn)行掛載和訪問(wèn)。

# dd寫入一個(gè)2G的文件
$ dd if=/dev/zero of=/tmp/diskfile count=2048 bs=1M
# 將2G的文件虛擬成塊設(shè)備
$ losetup --show -f /tmp/diskfile

3.2 使用/dev/loop0塊設(shè)備創(chuàng)建pv, vg和lv

[root@node-1 ~]# pvcreate /dev/loop0
  Physical volume "/dev/loop0" successfully created.
[root@node-1 ~]# vgcreate vg01 /dev/loop0
  Volume group "vg01" successfully created
[root@node-1 ~]# lvcreate -n lv01 -L 1G vg01
  Logical volume "lv01" created.

3.3 使用剛創(chuàng)建的lv

創(chuàng)建一個(gè)文件系統(tǒng)并掛載到/mnt目錄

[root@node-1 ~]# mkfs.ext4 /dev/vg01/lv01
[root@node-1 ~]# mount /dev/vg01/lv01 /mnt

3.4 dmsetup suspend 命令暫停 lv 同時(shí)進(jìn)行IO

[root@node-1 ~]# dmsetup suspend /dev/vg01/lv01 && dd if=/dev/urandom of=/mnt/iotest.img count=1024 bs=1M

此時(shí)，該進(jìn)程就會(huì)處于D狀態(tài)，命令不會(huì)返回到shell提示符。

可以通過(guò)另一個(gè) shell 終端來(lái)查看這個(gè)進(jìn)程：

[root@node-1 ~]# ps -aux | awk '$8 == "D+" {print $0}'
root       1685  0.0  0.0 108096   620 pts/0    D+   15:57   0:00 dd if=/dev/urandom of=/mnt/iotest.img count=1024 bs=1M

通過(guò)kill -9 1685也殺死不掉該進(jìn)程

[root@node-1 ~]# kill -9 1685
[root@node-1 ~]# ps -aux | awk '$8 == "D+" {print $0}'
root       1685  0.0  0.0 108096   620 pts/0    D+   16:21   0:00 dd if=/dev/urandom of=/mnt/iotest.img count=1024 bs=1M

3.5 對(duì)/var/log/messages日志文件進(jìn)行分析

看到“task dd:1685 blocked for more than 120 seconds.”這樣的消息時(shí)，這通常意味著有一個(gè)名為dd的進(jìn)程（進(jìn)程ID為1685）在執(zhí)行過(guò)程中被阻塞了超過(guò)120秒。

但dd進(jìn)程為什么會(huì)被堵塞我們也不知道，應(yīng)需要開(kāi)發(fā)人員去分析call trace信息。

但由于這是通過(guò)測(cè)試模擬的，我知道是什么原因堵塞，所以我們通過(guò)dmsetup resume命令進(jìn)行恢復(fù)lv, 然后dd命令io就正常寫入了，進(jìn)程狀態(tài)也由D變?yōu)镽。

[root@node-1 ~]# dmsetup resume /dev/vg01/lv01

4. 問(wèn)題總節(jié)

1、如果生產(chǎn)環(huán)境遇到進(jìn)程一直處于D狀態(tài)，無(wú)法kill 掉, 重啟服務(wù)器解決

2、運(yùn)維側(cè)分析日志或者事件升級(jí)到研發(fā)，找到進(jìn)程處于D狀態(tài)的原因，讓進(jìn)程從D狀態(tài)恢復(fù)到R狀態(tài)。

通過(guò)sysrq工具進(jìn)行手動(dòng)從內(nèi)核收集D進(jìn)程信息轉(zhuǎn)存到messages，拿到日志進(jìn)一步分析或升級(jí)到研發(fā)分析：

# 啟用sysrq的功能：
$ echo 1 > /proc/sys/kernel/sysrq

# 轉(zhuǎn)儲(chǔ)處于不可中斷（阻塞）狀態(tài)的任務(wù)。
$ echo w > /proc/sysrq-trigger

# 將當(dāng)前任務(wù)列表及其信息轉(zhuǎn)儲(chǔ)到您的控制臺(tái)。
$ echo t > /proc/sysrq-trigger

# 顯示所有活動(dòng) CPU 的堆?；厮?。
$ echo l > /proc/sysrq-trigger
這會(huì)將任務(wù)和線程信息轉(zhuǎn)儲(chǔ)到/var/log/messages，進(jìn)行進(jìn)一步分析

5. linux常見(jiàn)幾種狀態(tài)

這里只列出4種狀態(tài)

5.1 TASK_RUNNING：（R）

進(jìn)程當(dāng)前正在運(yùn)行，或者正在運(yùn)行隊(duì)列中等待調(diào)度。

只有在該狀態(tài)的進(jìn)程才可能在CPU上運(yùn)行，同一時(shí)刻可能有多個(gè)進(jìn)程處于運(yùn)行狀態(tài)。

5.2 TASK_INTERRUPTIBLE：(S)

進(jìn)程處于睡眠狀態(tài)，處于這個(gè)狀態(tài)的進(jìn)程因?yàn)榈却呈录陌l(fā)生（比如等待socket連接、等待信號(hào)量），而被掛起。當(dāng)這些事件發(fā)生時(shí)，對(duì)應(yīng)的等待隊(duì)列中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程將被喚醒。

一般情況下，進(jìn)程列表中的絕大多數(shù)進(jìn)程都處于TASK_INTERRUPTIBLE狀態(tài)。進(jìn)程可以被信號(hào)中斷。接收到信號(hào)或被顯式的喚醒呼叫喚醒之后，進(jìn)程將轉(zhuǎn)變?yōu)門ASK_RUNNING 狀態(tài)。