/proc/* 如何工作？

Question

/proc/* 如何工作？

有许多文件/proc，如/proc/cpuinfo，/proc/meminfo，/proc/devices等等，其中，打开时，返回系统信息。

这些文件在现实中似乎不存在，因为file在它们上运行只会表明它们是空的。

$ file /proc/cpuinfo
/proc/cpuinfo: empty

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这些文件究竟是如何工作的？

Answer 1

use*_*ser 77

它实际上非常简单，至少如果您不需要实现细节。

首先，在 Linux 上，所有文件系统（ext2、ext3、btrfs、reiserfs、tmpfs、zfs...）都在内核中实现。有些可能通过 FUSE 将工作卸载到用户态代码，有些仅以内核模块的形式出现（由于许可限制，原生 ZFS是后者的一个显着例子），但无论哪种方式，都保留了内核组件。这是一个重要的基础。

当程序想要从文件中读取时，它会发出各种系统库调用，这些调用最终以open(), read(),close()序列的形式出现在内核中（seek()为了更好的测量，可能会抛出）。内核采用提供的路径和文件名，并通过文件系统和设备 I/O 层将这些转换为物理读取请求（在许多情况下还包括写入请求——例如 atime 更新）到一些底层存储。

但是，它不必专门将这些请求转换为物理持久存储。内核的约定是发出一组特定的系统调用将提供相关文件的内容。在我们的物理领域中，“文件”存在的确切位置是次要的。

在/proc通常安装所谓的procfs。这是一种特殊的文件系统类型，但由于它是一个文件系统，它确实与例如ext3安装在某处的文件系统没有什么不同。所以请求被传递到 procfs 文件系统驱动程序代码，它知道所有这些文件和目录，并从内核数据结构返回特定的信息片段。

在这种情况下，“存储层”是内核数据结构，它procfs提供了一个干净、方便的接口来访问这些数据结构。请记住，将 procfs 挂载/proc为简单的约定；您可以轻松地将其安装在其他地方。事实上，有时会这样做，例如在 chroot jails 中，当运行在那里的进程出于某种原因需要访问 /proc 时。

如果您将值写入某个文件，它的工作方式相同；在内核级别，这转化为一系列open(), seek(), write(),close()调用，这些调用再次传递给文件系统驱动程序；再次，在这种特殊情况下，procfs 代码。

您看到file返回的特定原因empty是 procfs 公开的许多文件都以0 字节的大小公开。0 字节大小可能是内核方面的优化（/proc 中的许多文件是动态的，长度很容易变化，甚至可能从一次读取到下一次读取，并且计算每个目录读取的每个文件的长度会可能非常昂贵）。根据对此答案的评论，您可以通过运行 strace 或类似工具在您自己的系统上进行验证，file首先发出stat()调用以检测任何特殊文件，然后如果文件大小报告为 0，则借此机会, 中止并报告文件为空。

这种行为实际上是记录，并可以通过指定覆盖-s或--special-files上file调用，尽管在可能有副作用的手册页说明。以下引用来自 BSD 文件 5.11 手册页，日期为 2011 年 10 月 17 日。

通常，file 仅尝试读取和确定 stat(2) 报告为普通文件的参数文件的类型。这可以防止出现问题，因为读取特殊文件可能会产生特殊的后果。指定该-s选项会导致 file 还读取作为块或字符特殊文件的参数文件。这对于确定原始磁盘分区中数据的文件系统类型非常有用，这些数据是块特殊文件。 此选项还会导致 file 忽略 stat(2) 报告的文件大小，因为在某些系统上它报告原始磁盘分区的大小为零。

当你用 `strace file /proc/version` 或 `ltrace -S /proc/version` 来查看它时，优化是相当小的。它首先执行 `stat()` 调用并发现大小为 0，因此跳过了 `open()` - 但在此之前它加载了几个魔法文件。 (5认同)
@Gilles `-s` 应该用于块/字符特殊设备。最后我查看了 `file` 源，在 fsmagic.c 的末尾我看到了这个解释为什么它返回 `ASCII text` 而不是 `empty`：`如果 stat() 告诉我们文件长度为零，请在此处报告文件是空的，所以我们可以跳过打开和读取文件的所有工作。但是如果给出了 -s 选项，我们会跳过这个优化，因为在某些系统上，stat() 报告原始磁盘分区的大小为零。` (4认同)
@ott--这确实是一个奇怪的事件序列，但**可能**与您可以将多个文件名传递给`file`的事实有关。这样，file 预加载魔法文件，然后逐个参数处理命令行参数；而不是将魔法文件加载移动到代码的“在尝试确定*这个*特定文件类型是什么类型的文件之前执行此操作”部分，这会增加复杂性。调用 `stat()` 并对其返回值进行操作基本上是无害的；增加跟踪引入错误的额外内部状态风险的复杂性。 (2认同)

Answer 2

std*_*err 17

在此目录中，您可以控制内核如何查看设备、调整内核设置、向内核添加设备以及再次删除它们。在这个目录下可以直接查看内存使用情况和I/O统计。

您可以查看挂载了哪些磁盘以及使用了哪些文件系统。简而言之，如果您知道要查找的内容，则可以从该目录中检查 Linux 系统的每个方面。

该/proc目录不是普通目录。如果您要从引导 CD 引导并查看硬盘驱动器上的该目录，您会看到它是空的。当您在正常运行的系统下查看它时，它可能非常大。但是，它似乎没有使用任何硬盘空间。这是因为它是一个虚拟文件系统。

由于/proc文件系统是一个虚拟文件系统并驻留在内存中，/proc因此每次 Linux 机器重新启动时都会创建一个新的文件系统。

换句话说，它只是一种通过文件和目录类型界面轻松窥视和窥探 Linux 系统内部结构的手段。当您查看/proc目录中的文件时，您正在直接查看 Linux 内核中的内存范围，并查看它可以看到的内容。

文件系统中的层

在此处输入图片说明

例子：

在里面/proc，每个正在运行的进程都有一个目录，以其进程 ID 命名。这些目录包含具有有关进程的有用信息的文件，例如：
- exe：这是启动进程的磁盘上文件的符号链接。
- cwd: 这是进程工作目录的符号链接。
- wchan: 读取时，返回进程所在的等待通道。
- maps：读取时返回进程的内存映射。
/proc/uptime 将正常运行时间返回为以秒为单位的两个十进制值，用空格分隔：
- 自内核启动以来的时间。
- 内核空闲的时间。
/proc/interrupts: 有关中断的信息。
/proc/modules: 模块列表。

有关更多详细信息，请参阅man proc或kernel.org。

Answer 3

Law*_*ceC 6

你是对的，它们不是真正的文件。

简单来说，它是一种使用读写文件的正常方法与内核对话的方式，而不是直接调用内核。它符合 Unix 的“一切都是文件”的理念。

中的文件/proc实际上并不存在于任何地方，但内核会对您在其中读取和写入的文件做出反应，而不是写入存储，而是报告信息或执行某些操作。

类似地，其中的文件/dev并不是传统意义上的真正文件（尽管在某些系统上，其中的文件/dev实际上可能存在于磁盘上，但除了它们所指的设备外，它们对它们没有任何意义）-它们使您能够交谈到使用普通 Unix 文件 I/O API 的设备 - 或任何使用它的设备，如 shell

Answer 4

Cir*_*郝海东 5

创建新 procfs 条目的最小可运行示例

在我看来，理解这些事情的最好方法是实际使用它们，所以这里是一个创建 procfs 条目的内核模块：

myprocfs.c

#include <linux/debugfs.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h> /* seq_read, seq_lseek, single_open, single_release */
#include <uapi/linux/stat.h> /* S_IRUSR */

static const char *filename = "lkmc_procfs";

static int show(struct seq_file *m, void *v)
{
    seq_printf(m, "abcd\n");
    return 0;
}

static int open(struct inode *inode, struct  file *file)
{
    return single_open(file, show, NULL);
}

static const struct file_operations fops = {
    .llseek = seq_lseek,
    .open = open,
    .owner = THIS_MODULE,
    .read = seq_read,
    .release = single_release,
};

static int myinit(void)
{
    proc_create(filename, 0, NULL, &fops);
    return 0;
}

static void myexit(void)
{
    remove_proc_entry(filename, NULL);
}

module_init(myinit)
module_exit(myexit)
MODULE_LICENSE("GPL");

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然后我们与它交互如下：