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摘要:
Linux 內(nèi)核提供了一種通過 /proc 文件系統(tǒng)，在運(yùn)行時訪問內(nèi)核內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、改變內(nèi)核設(shè)置的機(jī)制。盡管在各種硬件平臺上的 Linux 系統(tǒng)的 /proc 文件系統(tǒng)的基本概念都是相同的，但本文只討論基于 intel x86 架構(gòu)的 Linux /proc 文件系統(tǒng)。
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?/proc --- 一個虛擬文件系統(tǒng)
/proc 文件系統(tǒng)是一種內(nèi)核和內(nèi)核模塊用來向進(jìn)程 (process) 發(fā)送信息的機(jī)制 (所以叫做 /proc)。這個偽文件系統(tǒng)讓你可以和內(nèi)核內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行交互，獲取 有關(guān)進(jìn)程的有用信息，在運(yùn)行中 (on the fly) 改變設(shè)置 (通過改變內(nèi)核參數(shù))。 與其他文件系統(tǒng)不同，/proc 存在于內(nèi)存之中而不是硬盤上。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(tǒng))，你會看到其中 一行是這樣的：
grep proc /proc/mounts
/proc /proc proc rw 0 0
/proc 由內(nèi)核控制，沒有承載 /proc 的設(shè)備。因?yàn)?/proc 主要存放由內(nèi)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(nèi)核控制的內(nèi)存。對 /proc 進(jìn)行一次 'ls -l' 可以看到大部分文件都是 0 字節(jié)大的；不過察看這些文件的時候，確實(shí)可以看到一些信息。這怎么可能？這是因?yàn)?/proc 文件系統(tǒng)和其他常規(guī)的文件系統(tǒng)一樣把自己注冊到虛擬文件系統(tǒng)層 (VFS) 了。然而，直到當(dāng) VFS 調(diào)用它，請求文件、目錄的 i-node 的時候，/proc 文件系統(tǒng)才根據(jù)內(nèi)核中的信息建立相應(yīng)的文件和目錄。
?加載 proc 文件系統(tǒng)
如果系統(tǒng)中還沒有加載 proc 文件系統(tǒng)，可以通過如下命令加載 proc 文件系統(tǒng)：
mount -t proc proc /proc
上述命令將成功加載你的 proc 文件系統(tǒng)。更多細(xì)節(jié)請閱讀 mount 命令的 man page。
?察看 /proc 的文件
/proc 的文件可以用于訪問有關(guān)內(nèi)核的狀態(tài)、計(jì)算機(jī)的屬性、正在運(yùn)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(tǒng)物理環(huán)境最新的信息。盡管 /proc 中的文件是虛擬的，但它們?nèi)钥梢允褂萌魏挝募庉嬈骰蛳?more', 'less'或 'cat'這樣的程序來查看。當(dāng)編輯程序試圖打開一個虛擬文件時，這個文件就通過內(nèi)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(tǒng)中得到的一些有趣結(jié)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
這是一個從雙 CPU 的系統(tǒng)中得到的結(jié)果，上述大部分的信息十分清楚地給出了這個系統(tǒng)的有用的硬件信息。有些 /proc 的文件是經(jīng)過編碼的，不同的工具可以被用來解釋這些編碼過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(tǒng)/內(nèi)核信息
proc 文件系統(tǒng)可以被用于收集有用的關(guān)于系統(tǒng)和運(yùn)行中的內(nèi)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(nèi)存、交換空間等的信息
- /proc/mounts - 已加載的文件系統(tǒng)的列表
- /proc/devices - 可用設(shè)備的列表
- /proc/filesystems - 被支持的文件系統(tǒng)
- /proc/modules - 已加載的模塊
- /proc/version - 內(nèi)核版本
- /proc/cmdline - 系統(tǒng)啟動時輸入的內(nèi)核命令行參數(shù)
proc 中的文件遠(yuǎn)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 的每一個文件都'more'一下或讀參考文獻(xiàn)[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'，除非你知道這個文件很小，因?yàn)橛行┪募?(比如 kcore) 可能會非常長。
?有關(guān)運(yùn)行中的進(jìn)程的信息
/proc 文件系統(tǒng)可以用于獲取運(yùn)行中的進(jìn)程的信息。在 /proc 中有一些編號的子目錄。每個編號的目錄對應(yīng)一個進(jìn)程 id (PID)。這樣，每一個運(yùn)行中的進(jìn)程 /proc 中都有一個用它的 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(xì)節(jié)信息的文件。讓我們試著查找一個運(yùn)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正在運(yùn)行的 mozilla 進(jìn)程的 PID 是 32558。相對應(yīng)的，/proc 中應(yīng)該有一個名叫 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" 包含啟動進(jìn)程時調(diào)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，包括啟動進(jìn)程的用戶的用戶ID (UID) 和組ID(GID) ，父進(jìn)程ID (PPID)，還有進(jìn)程當(dāng)前的狀態(tài)，比如"Sleelping"和"Running"。每個進(jìn)程的目錄都有幾個符號鏈接，"cwd"是指向進(jìn)程當(dāng)前工作目錄的符號鏈接，"exe"指向運(yùn)行的進(jìn)程的可執(zhí)行程序，"root"指向被這個進(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(yùn)行 SMP 內(nèi)核時出現(xiàn)，里面是按 CPU 劃分的進(jìn)程時間。
/proc/self 是一個有趣的子目錄，它使得程序可以方便地使用 /proc 查找本進(jìn)程地信息。/proc/self 是一個鏈接到 /proc 中訪問 /proc 的進(jìn)程所對應(yīng)的 PID 的目錄的符號鏈接。
?通過 /proc 與內(nèi)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(tǒng)通過 /proc 中可讀寫的文件提供了對內(nèi)核的交互機(jī)制。寫這些文件可以改變內(nèi)核的狀態(tài)，因而要慎重改動這些文件。/proc/sys 目錄存放所有可讀寫的文件的目錄，可以被用于改變內(nèi)核行為。
/proc/sys/kernel - 這個目錄包含反通用內(nèi)核行為的信息。 /proc/sys/kernel/{domainname, hostname} 存放著機(jī)器/網(wǎng)絡(luò)的域名和主機(jī)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，通過修改 /proc 文件系統(tǒng)中的文件，我們可以修改主機(jī)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目錄查看以得到更多細(xì)節(jié)信息。
另一個可配置的目錄是
/proc/sys/net。這個目錄中的文件可以用于修改機(jī)器/網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)屬性。比如，簡單修改一個文件，你可以在網(wǎng)絡(luò)上癮藏匿的計(jì)算機(jī)。
$ echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all
這將在網(wǎng)絡(luò)上癮藏你的機(jī)器，因?yàn)樗豁憫?yīng) icmp_echo。主機(jī)將不會響應(yīng)其他主機(jī)發(fā)出的 ping 查詢。
$ ping machinename.domainname.com
no answer from machinename.domainname.com
要改回缺省設(shè)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(nèi)核屬性。讀者可以通過參考文獻(xiàn) [1], [2] 獲取更多信息。
?結(jié)論
/proc 文件系統(tǒng)提供了一個基于文件的 Linux 內(nèi)部接口。它可以用于確定系統(tǒng)的各種不同設(shè)備和進(jìn)程的狀態(tài)。對他們進(jìn)行配置。因而，理解和應(yīng)用有關(guān)這個文件系統(tǒng)的知識是理解你的 Linux 系統(tǒng)的關(guān)鍵。
?參考文獻(xiàn)