简析Linux中 /proc/[pid] 目录的各文件

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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。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。

下面列出的这些文件或子文件夹，并不是都是在你的系统中存在，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，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/[pid]/auxv 包含传递给进程的 ELF 解释器信息，格式是每一项都是一个 unsigned long 长度的 ID 加上一个 unsigned long 长度的值。最后一项以连续的两个 0x00 开头。举例如下：

$ hexdump -x /proc/2406/auxv

0000000    0021    0000    0000    0000    f000    f7fa    7fff    0000
0000010    0010    0000    0000    0000    fbff    1f8b    0000    0000
0000020    0006    0000    0000    0000    1000    0000    0000    0000
0000030    0011    0000    0000    0000    0064    0000    0000    0000
0000040    0003    0000    0000    0000    0040    0040    0000    0000
0000050    0004    0000    0000    0000    0038    0000    0000    0000
0000060    0005    0000    0000    0000    0007    0000    0000    0000
0000070    0007    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000
0000080    0008    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000
0000090    0009    0000    0000    0000    55e0    0045    0000    0000
00000a0    000b    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000
00000b0    000c    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000
00000c0    000d    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000
00000d0    000e    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000
00000e0    0017    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000
00000f0    0019    0000    0000    0000    f079    f7f6    7fff    0000
0000100    001f    0000    0000    0000    ffea    f7f6    7fff    0000
0000110    000f    0000    0000    0000    f089    f7f6    7fff    0000
0000120    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000
0000130

/proc/[pid]/cmdline 是一个只读文件，包含进程的完整命令行信息。如果该进程已经被交换出内存或者这个进程是 zombie 进程，则这个文件没有任何内容。该文件以空字符 null 而不是换行符作为结束标志。举例如下：

$ ps aux|grep frps
root      2406  0.1  0.1  54880 10524 ?        Sl   Dec11  21:30 frps -c ./frps.ini

$ cat /proc/2406/cmdline
frps-c./frps.ini

/proc/[pid]/comm 包含进程的命令名。举例如下：

$ cat /proc/2406/comm
frps

/proc/[pid]/cwd 是进程当前工作目录的符号链接。举例如下：

$ ls -lt /proc/2406/cwd
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Dec 12 20:39 /proc/2406/cwd -> /home/mike/frp_0.13.0_linux_amd64

/proc/[pid]/environ 显示进程的环境变量。举例如下：

$ strings /proc/2406/environ

SUPERVISOR_GROUP_NAME=ssh
TERM=linux
SUPERVISOR_SERVER_URL=unix:///var/run/supervisor.sock
SUPERVISOR_PROCESS_NAME=ssh
RUNLEVEL=2
UPSTART_EVENTS=runlevel
PREVLEVEL=N
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
UPSTART_INSTANCE=
UPSTART_JOB=rc
SUPERVISOR_ENABLED=1
runlevel=2
PWD=/
previous=N

/proc/[pid]/exe 为实际运行程序的符号链接。举例如下：

$ ls -lt /proc/2406/exe
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Dec 11 19:00 /proc/2406/exe -> /usr/bin/frps

/proc/[pid]/fd 是一个目录，包含进程打开文件的情况。举例如下：

$ ls -lt /proc/2406/fd

lrwx------ 1 root root 64 Dec 24 09:39 77 -> socket:[44377722]
lrwx------ 1 root root 64 Dec 17 15:07 47 -> socket:[29482617]
lr-x------ 1 root root 64 Dec 12 20:18 0 -> pipe:[13282]
l-wx------ 1 root root 64 Dec 12 20:18 1 -> pipe:[13283]
lrwx------ 1 root root 64 Dec 12 20:18 10 -> socket:[12238218]
lrwx------ 1 root root 64 Dec 12 20:18 4 -> anon_inode:[eventpoll]
lrwx------ 1 root root 64 Dec 12 20:18 40 -> socket:[19378614]

目录中的每一项都是一个符号链接，指向打开的文件，数字则代表文件描述符。

/proc/[pid]/latency 显示哪些代码造成的延时比较大。如果要使用这个特性需要执行：

$ echo 1 > /proc/sys/kernel/latencytop

举例如下

$ cat /proc/2406/latency

Latency Top version : v0.1
30667 10650491 4891 poll_schedule_timeout do_sys_poll SyS_poll system_call_fastpath 0x7f636573dc1d
8 105 44 futex_wait_queue_me futex_wait do_futex SyS_futex system_call_fastpath 0x7f6365a167bc

每一行前三个数字分别是后面代码执行的次数、总共执行延迟时间 (单位是微秒) 和最长执行延迟时间(单位是微秒)。后面则是代码完整的调用栈。

/proc/[pid]/maps 显示进程的内存区域映射信息。举例如下：

$ cat /proc/2406/maps
00400000-006ea000 r-xp 00000000 fd:01 1727569                            /usr/bin/frps
006ea000-00a6c000 r--p 002ea000 fd:01 1727569                            /usr/bin/frps
00a6c000-00ab1000 rw-p 0066c000 fd:01 1727569                            /usr/bin/frps
00ab1000-00ad4000 rw-p 00000000 00:00 0
c000000000-c00000b000 rw-p 00000000 00:00 0
c41feac000-c420000000 rw-p 00000000 00:00 0
c420000000-c420400000 rw-p 00000000 00:00 0
c420400000-c420700000 rw-p 00000000 00:00 0
c420700000-c420800000 rw-p 00000000 00:00 0
c420800000-c420900000 rw-p 00000000 00:00 0
c420900000-c420a00000 rw-p 00000000 00:00 0
c420a00000-c421ea0000 rw-p 00000000 00:00 0
c421ea0000-c422a00000 rw-p 00000000 00:00 0
c422a00000-c422a60000 rw-p 00000000 00:00 0
7f0418c01000-7f0418ee1000 rw-p 00000000 00:00 0
7ffff7f4f000-7ffff7f70000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack:5121]
7ffff7fad000-7ffff7faf000 r--p 00000000 00:00 0                          [vvar]
7ffff7faf000-7ffff7fb1000 r-xp 00000000 00:00 0                          [vdso]
ffffffffff600000-ffffffffff601000 r-xp 00000000 00:00 0                  [vsyscall]

其中注意的一点是 [stack:] 是线程的堆栈信息，对应于 /proc/[pid]/task/[tid]/ 路径。

/proc/[pid]/root 是进程根目录的符号链接。举例如下：

$  ls -lt /proc/2406/root
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Dec 12 20:39 /proc/2406/root -> /

/proc/[pid]/stack 示当前进程的内核调用栈信息，只有内核编译时打开了 CONFIG_STACKTRACE 编译选项，才会生成这个文件。举例如下：

$ cat /proc/2406/stack
[] futex_wait_queue_me+0xc6/0x130
[] futex_wait+0x17d/0x270
[] do_futex+0xd5/0x520
[] SyS_futex+0x71/0x150
[] entry_SYSCALL_64_fastpath+0x16/0x75
[] 0xffffffffffffffff

/proc/[pid]/statm 显示进程所占用内存大小的统计信息。包含七个值，度量单位是 page(page 大小可通过 getconf PAGESIZE 得到)。举例如下：

$ cat /proc/2406/statm
13720 2617 493 746 0 12007 0

各个值含义：

a）进程占用的总的内存
b）进程当前时刻占用的物理内存
c）同其它进程共享的内存
d）进程的代码段
e）共享库(从 2.6 版本起，这个值为 0)
f）进程的堆栈
g）dirty pages(从 2.6 版本起，这个值为 0)

/proc/[pid]/status 包含进程的状态信息。其很多内容与 /proc/[pid]/stat 和 /proc/[pid]/statm 相同，但是却是以一种更清晰地方式展现出来。举例如下：

$ cat /proc/2406/status
Name:   frps
State:  S (sleeping)
Tgid:   2406
Ngid:   0
Pid:    2406
PPid:   2130
TracerPid:  0
Uid:    0   0   0   0
Gid:    0   0   0   0
FDSize: 128
Groups: 0
NStgid: 2406
NSpid:  2406
NSpgid: 2406
NSsid:  2130
VmPeak:    54880 kB
VmSize:    54880 kB
VmLck:         0 kB
VmPin:         0 kB
VmHWM:     34872 kB
VmRSS:     10468 kB
VmData:    47896 kB
VmStk:       132 kB
VmExe:      2984 kB
VmLib:         0 kB
VmPTE:        68 kB
VmPMD:        20 kB
VmSwap:        0 kB
HugetlbPages:          0 kB
Threads:    11
SigQ:   0/31834
SigPnd: 0000000000000000
ShdPnd: 0000000000000000
SigBlk: 0000000000000000
SigIgn: 0000000000000000
SigCgt: fffffffe7fc1feff
CapInh: 0000000000000000
CapPrm: 0000003fffffffff
CapEff: 0000003fffffffff
CapBnd: 0000003fffffffff
CapAmb: 0000000000000000
Seccomp:    0
Cpus_allowed:   f
Cpus_allowed_list:  0-3
Mems_allowed:   00000000,00000001
Mems_allowed_list:  0
voluntary_ctxt_switches:    2251028
nonvoluntary_ctxt_switches: 18031

关于信号（signal）的信息：SigQ 分为两部分（例如 0/31834），前面表示当前处在队列中的信号（0），后面则表示队列一共可以存储多少信号（31834）；SigPnd 表示当前线程 pending 的信号，而 ShdPnd 则表示整个进程 pending 的信号；SigBlk、SigIgn 和 SigCgt 分别表示对信号的处理是阻塞，忽略，还是捕获。（关于 Unix 信号的相关知识，可以参考 Unix: Dealing with signals）。

/proc/[pid]/syscall 显示当前进程正在执行的系统调用。举例如下：

$ cat /proc/2406/syscall
202 0xab3730 0x0 0x0 0x0 0x0 0x0 0x7ffff7f6ec68 0x455bb3

第一个值是系统调用号（202 代表 poll），后面跟着 6 个系统调用的参数值（位于寄存器中），最后两个值依次是堆栈指针和指令计数器的值。如果当前进程虽然阻塞，但阻塞函数并不是系统调用，则系统调用号的值为 -1，后面只有堆栈指针和指令计数器的值。如果进程没有阻塞，则这个文件只有一个 running 的字符串。

内核编译时打开了 CONFIG_HAVE_ARCH_TRACEHOOK 编译选项，才会生成这个文件。

/proc/[pid]/wchan 显示当进程 sleep 时，kernel 当前运行的函数。举例如下：

$ cat /proc/2406/wchan
futex_wait_queue_meadmin

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