Книга: Основы программирования в Linux

Файловая система procfs

Файловая система procfs

Ранее в этой главе мы уже писали о том, что ОС Linux обрабатывает многие вещи как файлы, и в файловой системе есть ряд элементов для аппаратных устройств. Эти файлы /dev применяются для доступа к оборудованию особыми методами с помощью низкоуровневых системных вызовов.

Программные драйверы, управляющие оборудованием, часто могут настраиваться определенными способами или сообщать информацию. Например, контроллер жесткого диска может настраиваться на применение определенного режима DMA. Сетевая карта может обладать функциональными возможностями для оповещения об установке высокоскоростного дуплексного соединения.

В прошлом для связи с драйверами устройств применялись утилиты общего назначения. Например, hdparm использовалась для настройки некоторых параметров диска, a ifconfig могла сообщить сетевую статистику. В недавнем прошлом появилась тенденция, направленная на обеспечение более подходящего способа доступа к информации драйвера и, как расширение, включающая взаимодействие с различными элементами ядра Linux.

ОС Linux предоставляет специальную файловую систему procfs, которая обычно доступна в виде каталога /proc. Она содержит много специальных файлов, обеспечивающих высокоуровневый доступ к информации драйвера и ядра. Приложения, выполняющиеся с корректными правами доступа, могут читать эти файлы для получения информации и записывать в них устанавливаемые параметры.

Набор файлов в каталоге /proc меняется от системы к системе, и с каждым новым выпуском Linux появляются новые файлы, дополнительные драйверы и средства поддержки файловой системы procfs. В этом разделе мы рассмотрим некоторые из самых широко распространенных файлов и кратко обсудим их применение.

В перечень каталога /proc на компьютере, использовавшемся для написания этой главы, включены следующие элементы:

1/     10514/ 20254/ 6/    9057/ 9623/     ide/       mtrr
10359/ 10524/ 29/    698/  9089/ 9638/     interrupts net/
10360/ 10530/ 983/   699/  9118/ acpi/     iomem      partitions
10381/ 10539/ 3/     710/  9119/ asound/   ioports    scsi/
10438/ 10541/ 30/    711/  9120/ buddyinfo irq/       self@
10441/ 10555/ 3069/  742/  9138/ bus/      kallsyms   slabinfo
10442/ 10688/ 3098/  7808/ 9151/ cmdline   kcore      splash
10478/ 10689/ 3099/  7813/ 92/   config.gz keys       stat
10479/ 10784/ 31/    8357/ 9288/ cpuinfo   key-users  swaps
10482/ 113/   3170/  8371/ 93/   crypto    kmsg       sys/
10484/ 115/   3171/  840/  9355/ devices   loadavg    sysrq-trigger
10486/ 116/   3177/  8505/ 9407/ diskstats locks      sysvipc/
10495/ 1167/  32288/ 8543/ 9457/ dma       mdstat     tty/
10497/ 1168/  3241/  8547/ 9479/ driver/   meminfo    uptime

Во многих случаях файлы могут только читаться и дают информацию о состоянии. Например, /proc/cpuinfo предоставляет сведения о доступных процессорах:

$ cat /proc/cpuinfo
processor    : 0
vendor_id     : GenuineIntel
cpu family    : 15
model         : 2
model name    : Intel(R) Pentium(R) 4 CPU 2.66GHz
stepping      : 8
cpu MHz       : 2665.923
cache size    : 512 KB
fdiv_bug      : no
hlt_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 рае mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov
pat pse36 clflush dts acpi mmx fxsr sse sse2 ss up
bogomips      : 5413.47
clflush size  : 64

Файлы /proc/meminfo и /рroc/version предоставляют данные об использовании оперативной памяти и версии ядра соответственно:

$ cat /proc/meminfo
MemTotal:     776156 kB
MemFree:       28528 kB
Buffers:      191764 kB
Cached:       369520 kB
SwapCached:       20 kB
Active:       406912 kB
Inactive:     274320 kB
HighTotal:         0 kB
HighFree:          0 kB
LowTotal:     776156 kB
LowFree:       28528 kB
SwapTotal:   1164672 kB
SwapFree:    1164652 kB
Dirty:            68 kB
Writeback:         0 kB
AnonPages:     95348 kB
Mapped:        49044 kB
Slab:          57848 kB
SReclaimable:  48008 kB
SUnreclaim:     9840 kB
PageTables:     1500 kB
NFS_Unstable:      0 kB
Bounce:            0 kB
CommitLimit: 1552748 kB
Committed_AS: 189680 kB
VmallocTotal: 245752 kB
VmallocUsed:   10572 kB
VmallocChunk: 234556 kB
HugePages_Total:   0
HugePages_Free:    0
HugePages_Rsvd:    0
Hugepagesize:   4096 kB
$ cat /proc/version
Linux version 2.6.20.2-2-default (geeko@buildhost) (gcc version 4.1.3 20070218 (prerelease) (SUSE Linux)) #1 SMP Fri Mar 9 21:54:10 UTC 2007

Информация, выводимая этими файлами, генерируется при каждом чтении файла. Поэтому повторное чтение файла meminfo в более поздний момент времени даст результаты с точностью до секунд.

Получить дополнительную информацию от специальных функций ядра можно в подкаталогах каталога /proc. Например, статистику использования сетевых сокетов вы можете узнать из /proc/net/sockstat:

$ cat /proc/net/sockstat
sockets: used 285
TCP: inuse 4 orphan 0 tw 0 alloc 7 mem 1
UDP: inuse 3
UDPLITE: inuse 0
RAW: inuse 0
FRAG: inuse 0 memory 0

В некоторые элементы каталога /proc можно производить запись, а не только читать их. Например, общее количество файлов, которые могут быть открыты одновременно всеми выполняющимися программами, — это параметр ядра Linux. Текущее значение можно прочитать из /proc/sys/fs/file-max:

$ cat /proc/sys/fs/file-max
76593

В данном случае задана величина 76593. Если вам нужно увеличить это значение, вы можете сделать это, записав его в тот же файл. Это действие может потребоваться при выполнении специального комплекса программ, например, системы управления базой данных, которая использует много таблиц, что потребует одновременного открытия большого числа файлов.

Для увеличения предельного значения одновременно обрабатываемых в системе файлов до 80000 вы можете просто записать новое предельное значение в файл file-max.

# echo 80000 >/proc/sys/fs/file-max

Теперь, повторно прочитав файл, вы увидите новое значение:

$ cat /proc/sys/fs/file-max
80000

Подкаталоги каталога /proc с числовыми именами применяются для обеспечения доступа к информации о выполняющихся программах. В главе 11 вы узнаете больше о том, что программы выполняются как процессы.

Сейчас только отметьте, что у каждого процесса есть уникальный идентификатор: число в диапазоне от 1 до почти 32 000. Команда ps предоставляет список выполняющихся в данный момент процессов. Например, когда писалась эта глава:

neil@susel03:~/BLP4e/chapter03> ps -а
  PID TTY       TIME CMD
 9118 pts/1 00:00:00 ftp
 9230 pts/1 00:00:00 ps
10689 pts/1 00:00:01
bash neil@susel03:~/BLP4e/chapter03>

Вы видите несколько сеансов терминалов, запустивших командную оболочку bash и сеанс передачи файла, выполняющий программу ftp. Просмотрев каталог /proc, вы получите более подробную информацию о сеансе ftp.

В данном случае для ftp задан идентификатор процесса 9118, поэтому вы должны заглянуть в каталог /proc/9118 для получения подробной информации о нем:

$ ls -l /proc/9118
total 0
0 dr-xr-xr-x 2 neil users 0 2007-05-20 07:43 attr
0 -r-------- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 auxv
0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:35 cmdline
0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 cpuset
0 lrvxrwxrwx 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 cwd -> /home/neil/BLP4e/chapter03
0 -r-------- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 environ
0 lrwxrwxrwx 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 exe -> /usr/bin/pftp
0 dr-x------ 2 neil users 0 2007-05-20 07:19 fd
0 -rw-r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 loginuid
0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 maps
0 -rw------- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 mem
0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 mounts
0 -r-------- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 mountstats
0 -rw-r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 oom_adj
0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 oom_score
0 lrwxrwxrwx 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 root -> /
0 -rw------- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 seccomp
0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 smaps
0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:33 stat
0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 statm
0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:33 status
0 dr-xr-xr-x 3 neil users 0 2007-05-20 07:43 task
0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 wchan

В данном перечне вы видите разные специальные файлы, способные сообщить вам, что происходит с процессом.

Можно сказать, что выполняется программа /usr/bin/pftp, и ее текущий рабочий каталог — home/neil/BLP4e/chapter03. Есть возможность прочитать другие файлы из этого каталога, чтобы увидеть командную строку, применяемую для запуска программы, а также ее окружение. Файлы cmdline и environ предоставляют эту информацию в виде последовательности нуль-терминированных строк, поэтому вам следует соблюдать осторожность при их просмотре. Более подробно окружение ОС Linux мы обсудим в главе 4.

$ od -с /proc/9118/cmdline
0000000 f  t  p  1  9  2  .  1  6  8  .  0  .  1  2
0000020
0000021

Из полученного вывода видно, что ftp была запущена из командной строки ftp 192.163.0.12.

Подкаталог fd предоставляет информацию об открытых дескрипторах файлов, используемых процессом. Эти данные могут быть полезны при определении количества файлов, одновременно открытых программой. На каждый открытый дескриптор приходится один элемент; имя его соответствует номеру дескриптора. В нашем случае, как мы и ожидали, у программы ftp есть открытые дескрипторы 0, 1, 2 и 3. Они включают стандартные дескрипторы ввода, вывода и потока ошибок плюс подключение к удаленному серверу.

$ ls /proc/9118/fd
0 1 2 3

Оглавление книги