Linux中/proc

摘要:

Linux 内核提供了一种通过 /proc 文件系统，在运行时访问内核内部数据结构、改变内核设置的机制。尽管在各种硬件平台上的 Linux 系统的 /proc 文件系统的基本概念都是相同的，但本文只讨论基于 intel x86 架构的 Linux /proc 文件系统。
一./proc --- 一个虚拟文件系统

/proc 文件系统是一种内核和内核模块用来向进程 (process) 发送信息的机制 (所以叫做 /proc)。这个伪文件系统让你可以和内核内部数据结构进行交互，获取 有关进程的有用信息，在运行中 (on the fly) 改变设置 (通过改变内核参数)。 与其他文件系统不同，/proc 存在于内存之中而不是硬盘上。如果你察看文件 /proc/mounts (和 mount 命令一样列出所有已经加载的文件系统)，你会看到其中 一行是这样的：
grep proc /proc/mounts /proc /proc proc rw 0 0

/proc 由内核控制，没有承载 /proc 的设备。因为 /proc 主要存放由内核控制的状态信息，所以大部分这些信息的逻辑位置位于内核控制的内存。对 /proc 进行一次 'ls -l' 可以看到大部分文件都是 0 字节大的；不过察看这些文件的时候，确实可以看到一些信息。这怎么可能？这是因为 /proc 文件系统和其他常规的文件系统一样把自己注册到虚拟文件系统层 (VFS) 了。然而，直到当 VFS 调用它，请求文件、目录的 i-node 的时候，/proc 文件系统才根据内核中的信息建立相应的文件和目录。
二.加载 proc 文件系统

如果系统中还没有加载 proc 文件系统，可以通过如下命令加载 proc 文件系统：

mount -t proc proc /proc

上述命令将成功加载你的 proc 文件系统。更多细节请阅读 mount 命令的 man page。
三.察看 /proc 的文件

/proc 的文件可以用于访问有关内核的状态、计算机的属性、正在运行的进程的状态等信息。大部分 /proc 中的文件和目录提供系统物理环境最新的信息。尽管 /proc 中的文件是虚拟的，但它们仍可以使用任何文件编辑器或像'more', 'less'或 'cat'这样的程序来查看。当编辑程序试图打开一个虚拟文件时，这个文件就通过内核中的信息被凭空地 (on the fly) 创建了。这是一些我从我的系统中得到的一些有趣结果：
$ ls -l /proc/cpuinfo

-r--r--r-- 1 root root 0 Dec 25 11:01 /proc/cpuinfo

$
file /proc/cpuinfo

/proc/cpuinfo:
empty

$
cat /proc/cpuinfo

processor : 0

vendor_id : AuthenticAMD

cpu family : 21

model : 19

model name : AMD Athlon(tm) X4 750 Quad Core Processor

stepping : 1

microcode : 0x6001119

cpu MHz : 1600.000

cache size : 2048 KB

physical id : 0

siblings : 4

core id : 0

cpu cores : 2

apicid : 16

initial apicid : 0

fpu : yes

fpu_exception : yes

cpuid level : 13

wp : yes

...
这是一个从双
CPU 的系统中得到的结果，上述大部分的信息十分清楚地给出了这个系统的有用的硬件信息。有些 /proc 的文件是经过编码的，不同的工具可以被用来解释这些编码过的信息并输出成可读的形式。这样的工具包括：'top', 'ps', 'apm' 等。

四.得到有用的系统/内核信息

proc 文件系统可以被用于收集有用的关于系统和运行中的内核的信息。下面是一些重要的文件：
/proc/cpuinfo - CPU 的信息 (型号, 家族, 缓存大小等)
/proc/meminfo - 物理内存、交换空间等的信息
/proc/mounts - 已加载的文件系统的列表
/proc/devices - 可用设备的列表
/proc/filesystems - 被支持的文件系统
/proc/modules - 已加载的模块
/proc/version - 内核版本
/proc/cmdline - 系统启动时输入的内核命令行参数
proc 中的文件远不止上面列出的这么多。想要进一步了解的读者可以对 /proc 的每一个文件都'more'一下或读参考文献[1]获取更多的有关 /proc 目录中的文件的信息。我建议使用'more'而不是'cat'，除非你知道这个文件很小，因为有些文件 (比如
kcore) 可能会非常长。

五.有关运行中的进程的信息

/proc 文件系统可以用于获取运行中的进程的信息。在 /proc 中有一些编号的子目录。每个编号的目录对应一个进程 id (PID)。这样，每一个运行中的进程 /proc 中都有一个用它的 PID 命名的目录。这些子目录中包含可以提供有关进程的状态和环境的重要细节信息的文件。让我们试着查找一个运行中的进程。
# ps -aef |grep minicom

root     27440 27429  0 10:59 pts/23   00:00:05 minicom

正在运行的
mozilla 进程的 PID 是
27440。相对应的，/proc 中应该有一个名叫

27440 的目录
#
ls -l /proc/27429

total 0

dr-xr-xr-x 2 root root 0  8月 27 22:36 attr

-rw-r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 autogroup

-r-------- 1 root root 0  8月 27 22:36 auxv

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 cgroup

--w------- 1 root root 0  8月 27 22:36 clear_refs

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 15:34 cmdline

-rw-r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 comm

-rw-r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 coredump_filter

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 cpuset

lrwxrwxrwx 1 root root 0  8月 27 22:36 cwd -> /home/andy

-r-------- 1 root root 0  8月 27 22:36 environ

lrwxrwxrwx 1 root root 0  8月 27 22:36 exe -> /bin/bash

dr-x------ 2 root root 0  8月 27 15:34 fd

dr-x------ 2 root root 0  8月 27 22:36 fdinfo

-rw-r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 gid_map

-r-------- 1 root root 0  8月 27 22:36 io

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 latency

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 limits

-rw-r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 loginuid

dr-x------ 2 root root 0  8月 27 22:36 map_files

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 maps

-rw------- 1 root root 0  8月 27 22:36 mem

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 mountinfo

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 mounts

-r-------- 1 root root 0  8月 27 22:36 mountstats

dr-xr-xr-x 5 root root 0  8月 27 22:36 net

dr-x--x--x 2 root root 0  8月 27 22:36 ns

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 numa_maps

-rw-r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 oom_adj

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 oom_score

-rw-r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 oom_score_adj

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 pagemap

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 personality

-rw-r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 projid_map

lrwxrwxrwx 1 root root 0  8月 27 22:36 root -> /

-rw-r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 sched

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 schedstat

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 sessionid

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 smaps

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 stack

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 15:34 stat

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 statm

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 15:34 status

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 syscall

dr-xr-xr-x 3 root root 0  8月 27 22:36 task

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 timers

-rw-r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 uid_map

-r--r--r-- 1 root root 0  8月 27 22:36 wchan

文件
"cmdline" 包含启动进程时调用的命令行。
"envir"
进程的环境变量。
 "status"
是进程的状态信息，包括启动进程的用户的用户ID (UID) 和组ID(GID) ，父进程ID (PPID)，还有进程当前的状态，比如"Sleelping"和"Running"。每个进程的目录都有几个符号链接，"cwd"是指向进程当前工作目录的符号链接，"exe"指向运行进程的可执行程序，"root"指向被这个进程看作是根目录的目录 (通常是"/")。
目录"fd"包含指向进程使用的文件描述符的链接。 
"cpu"仅在运行
SMP 内核时出现，里面是按 CPU 划分的进程时间。

/proc/self 是一个有趣的子目录，它使得程序可以方便地使用 /proc 查找本进程地信息。

/proc/self 是一个链接到 /proc 中访问 /proc 的进程所对应的 PID 的目录的符号链接。
六.通过 /proc 与内核交互

上面讨论的大部分 /proc 的文件是只读的。而实际上 /proc 文件系统通过 /proc 中可读写的文件提供了对内核的交互机制。写这些文件可以改变内核的状态，因而要慎重改动这些文件。/proc/sys 目录存放所有可读写的文件的目录，可以被用于改变内核行为。

什么是proc文件系统？

proc文件系统是一个伪文件系统，它只存在内存当中，而不占用外存空间。它以文件系统的方式为访问系统内核数据的操作提供接口。用户和应用程序可以通过proc得到系统的信息，并可以改变内核的某些参数。由于系统的信息，如进程，是动态改变的，所以用户或应用程序读取proc文件时，proc文件系统是动态从系统内核读出所需信息并提交的。它的目录结构如下：

目录名称 目录内容

apm 高级电源管理信息

cmdline 内核命令行

Cpuinfo 关于Cpu信息

Devices 可以用到的设备（块设备/字符设备）

Dma 使用的DMA通道

Filesystems 支持的文件系统

Interrupts 中断的使用

Ioports I/O端口的使用

Kcore 内核核心映像

Kmsg 内核消息

Ksyms 内核符号表

Loadavg 负载均衡

Locks 内核锁

Meminfo 内存信息

Misc 杂项

Modules 加载模块列表

Mounts 加载的文件系统

Partitions 系统识别的分区表

Rtc 实时时钟

Slabinfo Slab池信息

Stat 全面统计状态表

Swaps 对换空间的利用情况

Version 内核版本

Uptime 系统正常运行时间

并不是所有这些目录在你的系统中都有，这取决于你的内核配置和装载的模块。另外，在/proc下还有三个很重要的目录：net，scsi和sys。 Sys目录是可写的，可以通过它来访问或修改内核的参数（见下一部分），而net和scsi则依赖于内核配置。例如，如果系统不支持scsi，则scsi 目录不存在。

除了以上介绍的这些，还有的是一些以数字命名的目录，它们是进程目录。系统中当前运行的每一个进程都有对应的一个目录在/proc下，以进程的 PID号为目录名，它们是读取进程信息的接口。而self目录则是读取进程本身的信息接口，是一个link。Proc文件系统的名字就是由之而起。进程目录的结构如下：

目录名称 目录内容

Cmdline 命令行参数

Environ 环境变量值

Fd 一个包含所有文件描述符的目录

Mem 进程的内存被利用情况

Stat 进程状态

Status 进程当前状态，以可读的方式显示出来

Cwd 当前工作目录的链接

Exe 指向该进程的执行命令文件

Maps 内存映象

Statm 进程内存状态信息

Root 链接此进程的root目录