理解 Proc 文件系統

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作者：王旭 翻譯 2004-10-05 18:25:55 來(lái)自：linuxfocus


目錄:
/proc --- 一個(gè)虛擬文件系統
加載 proc 文件系統
察看 /proc 的文件
得到有用的系統/內核信息
有關(guān)運行中的進(jìn)程的信息
通過(guò) /proc 與內核交互
結論
參考文獻

  摘要:


Linux 內核提供了一種通過(guò) /proc 文件系統，在運行時(shí)訪(fǎng)問(wèn)內核內部數據結構、改變內核設置的機制。盡管在各種硬件平臺上的 Linux 系統的 /proc 文件系統的基本概念都是相同的，但本文只討論基于 intel x86 架構的 Linux /proc 文件系統。



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/proc --- 一個(gè)虛擬文件系統
/proc 文件系統是一種內核和內核模塊用來(lái)向進(jìn)程 (process) 發(fā)送信息的機制 (所以叫做 /proc)。這個(gè)偽文件系統讓你可以和內核內部數據結構進(jìn)行交互，獲取 有關(guān)進(jìn)程的有用信息，在運行中 (on the fly) 改變設置 (通過(guò)改變內核參數)。 與其他文件系統不同，/proc 存在于內存之中而不是硬盤(pán)上。如果你察看文件 /proc/mounts (和 mount 命令一樣列出所有已經(jīng)加載的文件系統)，你會(huì )看到其中 一行是這樣的：



grep proc /proc/mounts
/proc /proc proc rw 0 0

/proc 由內核控制，沒(méi)有承載 /proc 的設備。因為 /proc 主要存放由內核控制的狀態(tài)信息，所以大部分這些信息的邏輯位置位于內核控制的內存。對 /proc 進(jìn)行一次 'ls -l' 可以看到大部分文件都是 0 字節大的；不過(guò)察看這些文件的時(shí)候，確實(shí)可以看到一些信息。這怎么可能？這是因為 /proc 文件系統和其他常規的文件系統一樣把自己注冊到虛擬文件系統層 (VFS) 了。然而，直到當 VFS 調用它，請求文件、目錄的 i-node 的時(shí)候，/proc 文件系統才根據內核中的信息建立相應的文件和目錄。

  
加載 proc 文件系統
如果系統中還沒(méi)有加載 proc 文件系統，可以通過(guò)如下命令加載 proc 文件系統：


mount -t proc proc /proc

上述命令將成功加載你的 proc 文件系統。更多細節請閱讀 mount 命令的 man page。

  
察看 /proc 的文件
/proc 的文件可以用于訪(fǎng)問(wèn)有關(guān)內核的狀態(tài)、計算機的屬性、正在運行的進(jìn)程的狀態(tài)等信息。大部分 /proc 中的文件和目錄提供系統物理環(huán)境最新的信息。盡管 /proc 中的文件是虛擬的，但它們仍可以使用任何文件編輯器或像'more', 'less'或 'cat'這樣的程序來(lái)查看。當編輯程序試圖打開(kāi)一個(gè)虛擬文件時(shí)，這個(gè)文件就通過(guò)內核中的信息被憑空地 (on the fly) 創(chuàng )建了。這是一些我從我的系統中得到的一些有趣結果：

$ 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       : GenuineIntel
cpu family      : 6
model           : 8
model name      : Pentium III (Coppermine)
stepping        : 6
cpu MHz         : 1000.119
cache size      : 256 KB
fdiv_bug        : no
hlt_bug         : no
sep_bug         : no
f00f_bug        : no
coma_bug        : no
fpu             : yes
fpu_exception   : yes
cpuid level     : 2
wp              : yes
flags           : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca
cmov pat pse36 mmx fxsr xmm
bogomips        : 1998.85

processor       : 3
vendor_id       : GenuineIntel
cpu family      : 6
model           : 8
model name      : Pentium III (Coppermine)
stepping        : 6
cpu MHz         : 1000.119
cache size      : 256 KB
fdiv_bug        : no
hlt_bug         : no
sep_bug         : no
f00f_bug        : no
coma_bug        : no
fpu             : yes
fpu_exception   : yes
cpuid level     : 2
wp              : yes
flags           : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca
cmov pat pse36 mmx fxsr xmm
bogomips        : 1992.29


這是一個(gè)從雙 CPU 的系統中得到的結果，上述大部分的信息十分清楚地給出了這個(gè)系統的有用的硬件信息。有些 /proc 的文件是經(jīng)過(guò)編碼的，不同的工具可以被用來(lái)解釋這些編碼過(guò)的信息并輸出成可讀的形式。這樣的工具包括：'top', 'ps', 'apm' 等。


  
得到有用的系統/內核信息

proc 文件系統可以被用于收集有用的關(guān)于系統和運行中的內核的信息。下面是一些重要的文件：

/proc/cpuinfo - CPU 的信息 (型號, 家族, 緩存大小等)
/proc/meminfo - 物理內存、交換空間等的信息
/proc/mounts - 已加載的文件系統的列表
/proc/devices - 可用設備的列表
/proc/filesystems - 被支持的文件系統
/proc/modules - 已加載的模塊
/proc/version - 內核版本
/proc/cmdline - 系統啟動(dòng)時(shí)輸入的內核命令行參數
proc 中的文件遠不止上面列出的這么多。想要進(jìn)一步了解的讀者可以對 /proc 的每一個(gè)文件都'more'一下或讀參考文獻[1]獲取更多的有關(guān) /proc 目錄中的文件的信息。我建議使用'more'而不是'cat'，除非你知道這個(gè)文件很小，因為有些文件 (比如 kcore) 可能會(huì )非常長(cháng)。

  
有關(guān)運行中的進(jìn)程的信息
/proc 文件系統可以用于獲取運行中的進(jìn)程的信息。在 /proc 中有一些編號的子目錄。每個(gè)編號的目錄對應一個(gè)進(jìn)程 id (PID)。這樣，每一個(gè)運行中的進(jìn)程 /proc 中都有一個(gè)用它的 PID 命名的目錄。這些子目錄中包含可以提供有關(guān)進(jìn)程的狀態(tài)和環(huán)境的重要細節信息的文件。讓我們試著(zhù)查找一個(gè)運行中的進(jìn)程。

$ ps -aef | grep mozilla
root 32558 32425 8  22:53 pts/1  00:01:23  /usr/bin/mozilla

上述命令顯示有一個(gè)正在運行的 mozilla 進(jìn)程的 PID 是 32558。相對應的，/proc 中應該有一個(gè)名叫 32558 的目錄


$ ls -l /proc/32558
total 0
-r--r--r--    1 root  root            0 Dec 25 22:59 cmdline
-r--r--r--    1 root  root            0 Dec 25 22:59 cpu
lrwxrwxrwx    1 root  root            0 Dec 25 22:59 cwd -> /proc/
-r--------    1 root  root            0 Dec 25 22:59 environ
lrwxrwxrwx    1 root  root            0 Dec 25 22:59 exe -> /usr/bin/mozilla*
dr-x------    2 root  root            0 Dec 25 22:59 fd/
-r--r--r--    1 root  root            0 Dec 25 22:59 maps
-rw-------    1 root  root            0 Dec 25 22:59 mem
-r--r--r--    1 root  root            0 Dec 25 22:59 mounts
lrwxrwxrwx    1 root  root            0 Dec 25 22:59 root -> //
-r--r--r--    1 root  root            0 Dec 25 22:59 stat
-r--r--r--    1 root  root            0 Dec 25 22:59 statm
-r--r--r--    1 root  root            0 Dec 25 22:59 status

文件 "cmdline" 包含啟動(dòng)進(jìn)程時(shí)調用的命令行。"envir" 進(jìn)程的環(huán)境變兩。 "status" 是進(jìn)程的狀態(tài)信息，包括啟動(dòng)進(jìn)程的用戶(hù)的用戶(hù)ID (UID) 和組ID(GID) ，父進(jìn)程ID (PPID)，還有進(jìn)程當前的狀態(tài)，比如"Sleelping"和"Running"。每個(gè)進(jìn)程的目錄都有幾個(gè)符號鏈接，"cwd"是指向進(jìn)程當前工作目錄的符號鏈接，"exe"指向運行的進(jìn)程的可執行程序，"root"指向被這個(gè)進(jìn)程看作是根目錄的目錄 (通常是"/")。目錄"fd"包含指向進(jìn)程使用的文件描述符的鏈接。 "cpu"僅在運行 SMP 內核時(shí)出現，里面是按 CPU 劃分的進(jìn)程時(shí)間。

/proc/self 是一個(gè)有趣的子目錄，它使得程序可以方便地使用 /proc 查找本進(jìn)程地信息。/proc/self 是一個(gè)鏈接到 /proc 中訪(fǎng)問(wèn) /proc 的進(jìn)程所對應的 PID 的目錄的符號鏈接。


  
通過(guò) /proc 與內核交互

上面討論的大部分 /proc 的文件是只讀的。而實(shí)際上 /proc 文件系統通過(guò) /proc 中可讀寫(xiě)的文件提供了對內核的交互機制。寫(xiě)這些文件可以改變內核的狀態(tài)，因而要慎重改動(dòng)這些文件。/proc/sys 目錄存放所有可讀寫(xiě)的文件的目錄，可以被用于改變內核行為。

/proc/sys/kernel - 這個(gè)目錄包含反通用內核行為的信息。 /proc/sys/kernel/{domainname, hostname} 存放著(zhù)機器/網(wǎng)絡(luò )的域名和主機名。這些文件可以用于修改這些名字。



$ hostname
machinename.domainname.com

$ cat /proc/sys/kernel/domainname
domainname.com

$ cat /proc/sys/kernel/hostname
machinename

$ echo "new-machinename"  > /proc/sys/kernel/hostname

$ hostname
new-machinename.domainname.com



這樣，通過(guò)修改 /proc 文件系統中的文件，我們可以修改主機名。很多其他可配置的文件存在于 /proc/sys/kernel/。這里不可能列出所有這些文件，讀者可以自己去這個(gè)目錄查看以得到更多細節信息。
另一個(gè)可配置的目錄是 /proc/sys/net。這個(gè)目錄中的文件可以用于修改機器/網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )屬性。比如，簡(jiǎn)單修改一個(gè)文件，你可以在網(wǎng)絡(luò )上癮藏匿的計算機。


$ echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all

這將在網(wǎng)絡(luò )上癮藏你的機器，因為它不響應 icmp_echo。主機將不會(huì )響應其他主機發(fā)出的 ping 查詢(xún)。



$ ping machinename.domainname.com
no answer from machinename.domainname.com

要改回缺省設置，只要

$ echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all

/proc/sys 下還有許多其它可以用于改變內核屬性。讀者可以通過(guò)參考文獻 [1], [2] 獲取更多信息。

  
結論
/proc 文件系統提供了一個(gè)基于文件的 Linux 內部接口。它可以用于確定系統的各種不同設備和進(jìn)程的狀態(tài)。對他們進(jìn)行配置。因而，理解和應用有關(guān)這個(gè)文件系統的知識是理解你的 Linux 系統的關(guān)鍵。



  
參考文獻



[1] 有關(guān)Linux proc 文件系統的文檔位于: /usr/src/linux/Documentation/filesystems/proc.txt

[2] RedHat Guide: The /proc File System: http://www.redhat.com/docs/manuals/linux/RHL-7.3-Manual/ref-guide/ch-proc.html

頂！