Linux 下一个重要目录 “/proc” ，你还不知道作用？
原文链接：https://blog.spoock.com/2019/10/08/proc/
proc简介
在linux的根目录下存在一个/proc目录，/proc文件系统是一种虚拟文件系统,以文件系统目录和文件形式,提供一个指向内核数据结构的接口，通过它能够查看和改变各种系统属性.proc目录通常情况下是由系统自动挂载在/proc目录下，但是我们也可以自行手动挂载．
1 | mount -t proc proc /proc |
/proc目录下的大部分文件都是只读的，部分文件是可写的，我们通过这些可写的文件来修改内核的一些配置;
说明
在/proc目录下，一般会存在如下文件和目录．
/proc/pid
每一个/proc/pid目录中还存在一系列目录和文件，这些文件和目录记录的都是关于pid对应进程的信息．例如，在/proc/pid的目录下存在一个task目录，在task目录下又存在task/tid这样的目录，这个目录就是包含此进程中的每个线程的信息，其中的tid是内核线程的tid;通过 GETDENTS(2) 遍历/proc就能够看到所有的/proc/pid的目录，当然通过 ls -al /proc的方式也可以看到所有的信息．
/proc/tid
/proc/tid 每一个/proc/tid目录中还存在一系列目录和文件，这些文件和目录记录的都是有关线程tid对应的信息，这些信息与具体的/proc/pid/task/tid的目录相同，所记录的信息也是相同的．我们遍历/proc时并不能看到/proc/tid的信息，同样通过ls -al /proc的方式也无法看到．但是虽然无法看到，但是却可以通过cd /proc/tid进入到这个线程的内部;传统的通过ps | grep tid是无法看到信息的，通过ps -T -p pid的方式就能够看到tid的信息．
/proc/self
这是一个link,当进程访问此链接时，就会访问这个进程本身的/proc/pid目录，如下所示：
1 | ls -al /proc/self |
/proc/thread-self
这是一个link，当访问次链接时，就会访问进程的/proc/self/task/tid目录。
1 | ls -al /proc/thread-self |
/proc/[a-z]*
/proc/[a-z]*, proc下面还有许多其他的文件，记录了系统中的各种信息，Linux /proc、/dev Principle 这篇文章对proc目录下的文件进行了详细的说明．
文件和目录
在第一节主要是对poc目录进行了一个简单的介绍，本章节则主要是关注/proc/pid中记录的进程的具体的信息。
/proc/pid
每一个运行的进程都存在pid，对应的在/proc就存在一个/proc/pid的目录，这个/proc/pid目录也是一个伪文件系统．通常情况下每个/proc/pid是属于运行进程的有效用户的UID和GID.但是如果一个进程的dumpable属性的值大于１，从安全角度考虑，/proc/pid的属性就是root:root.
在4.11的内核版本之前，root:root表示的是全局UID和GID (在初始化的用户空间中的UID和GID都是0)．但是在4.11之后的内核版本，如果这个进程不是在初始化的用户空间中，它的UID却是0，那么对应的/proc/pid的权限也是root:root.这就意味着在docker容器内，如果将进程的PID设置为0，那么这个进程在容器内就是以root权限运行的．
进程的dumpable的属性可能因为如下的原先发生改变：
通过 prctl 设置了 PR_SET_DUMPABLE 属性
通过
/proc/sys/fs/suid_dumpable文件修改
将dumpable重置为１，就可以恢复/proc/[pid]/*文件到进程有效的UID和GID.
/proc/pid/attr
/proc/pid/attr是一个目录，这个目录下的文件的作用是为安全模块提供了API.通过这些文件我们可以读取或者设置一些安全相关的选项．这个目录目前能够支持SELinux，但是本意是为了能够支持更多的其他的安全模块．以下将会演示SELinux如何使用这些文件．
PS: 只有内核开启了CONFIG_SECURITY选项，才能够看到这个目录．
/proc/pid/attr/current
这个文件的内容记录了当前进程的安全属性
在SELinux中，这个文件主要是用于得到当前进程的安全上下文．在2.6.11的内核之前，这个文件不能用来设置安全上下文(写操作是不允许的)，因为SELinux限制了进程安全转换为 EXECVE(2) (参考下方的/proc/pid/attr/exec). 从2.6.11之后，SELinux取消了这个限制．如果策略允许，SELinux通过向这个文件写入来支持设置行为，虽然这个操作仅仅只是为了维护老的上下文和新的上下文的隔离．在2.6.28之前，SELinux不允许多线程程序的线程通过这个值来设置安全上下文，因为这样会导致共享内存空间的县城的安全上下文不一致．从2.6.28之后，SELinux取消了这个限制，开始支持多线程的设置方法．但是需要满足一定的条件，新的安全上下文需要绑定在老的上下文上，并且这个绑定关系是设置在策略当中的，同时新的安全上下文是老的安全上下文的一个子集．
/proc/pid/attr/exec
这个文件代表给进程的execve的属性．
在SELinux中，有时候需要支持role/domain的转换,execve(2)一般都是作为这种转换的首选，因为它提供了对进程的新的安全标签和状态继承的更好的控制．在SELinux中，如果重置了execve(2)，那么这个程序就会恢复到execve(2)所设置的状态．
/proc/pid/attr/fscreate
这个文件代表进程与文件有关的权限，包括open(2) mkdir(2) symlink(2) mknod(2)
SELinux通过此文件能够保证以一个安全的方式创建文件，所以这里不会存在不安全的访问的风险(在文件创建和文件属性设置)．如果重置了execve(2),那么程序也会被重置，包括程序所创建的文件．
/proc/pid/attr/keycreate
如果进程将安全上下文写入此文件，那么所有创建key的行为都会被加载到此上下文中．更多的信息可以参考内核文件 Documentation/security/keys/core.rst（在Linux3.0和Linux4.13中文件是 Documentation/security/keys.txt 在Linux3.0之前是Documentation/keys.txt）
/proc/pid/attr/prev
这个文件包含了进程在执行最后一个execve(2)的安全上下文．换句话说，这个文件的内容是/proc/pid/attr/current前一个值
/proc/pid/attr/socketcreate
如果一个进程向这个文件写入安全上下文，那么之后所有的sockets的创建行为都会在此进程上下文中;
/proc/pid/autogroup
参考 sched(7)
/proc/pid/auxv
这个文件包含了在进程执行时，传递给进程的ELF的解释器的信息．这个文件的格式是一个无符号的long类型的ID加上每个entry的一个无符号的long类型，这最后的一个entry包含了两个零。参考 getauxval(3)
/proc/pid/cgroup
参考 cgroups(7)
/proc/pid/clear_refs
这是一个只写文件，只有进程的owner能够写.只有下面这些值能够被写入：
(Since Linux 2.6.22)对进程所有的相关的页重置所有的PG_Referenced 和ACCESSED/YOUNG位 (在2.6.32之前，任何的非零的值写入到此文件都是有效的)
(Since Linux2.6.32) 对进程所有的匿名页重置所有的PG_Referenced和ACCESSED/YOUNG位
(Since Linux2.6.32)对进程所有的与文件相关的页重置所有的PG_Referenced和ACCESSED/YOUNG位．清除所有的PG_Referenced和ACCESSED/YOUNG提供了一个方法用于测量一个进程是有了多少内存．第一个可以参考的是/proc/[pid]/smaps中的VMAs中的值．当清除了PG_Referenced和ACCESSED/YOUNG 经过一段时间之后，再次测量这个值．
(Since Linux3.11) 清空掉进程所有的页的soft-dirty位．通过向/proc/[pid]/clear_refs清空，就能够知道哪些页是被污染了．
将peak resident重置为进程当前的resident的大小．
如果向/proc/pid/clear_refs写入其他的任何值，不会有任何的效果;只有当启用了CONFGI_PROC_PAGE_MONITOR的内核选项之，才会出现/proc/pid/clear_refs文件
/proc/pid/cmdline
这个只读文件是包含了进程执行的完整命令．如果此进程是一个僵尸进程，那么次文件没有任何的内容．
/proc/pid/comm
此文件记录的是进程命令的comm．在同一个进程中的不同线程的comm可能不同，可以访问/proc/[pid]/task/tid/comm获取进程中的每个线程的comm.通过向/proc/self/task/tid/comm写入就能够修改自己或者其他线程的comm.如果comm超过TASK_COMM_LEN(16)就会被截断．
这个文件的值可以通过 prctl(2) 的PR_SET_NAME和PR_GET_NAME的操作来设置和获取，通过 pthread_setname_np(3) 能够设置线程的comm
/proc/pid/coredump_filter
参考 core(5)
/proc/pid/cpuset
参考 cpuset(7)
/proc/pid/cwd
这是一个当前的进程的工作目录．比如如果想要知道pid为4451的进程的工作目录，可以通过如下的命令查看:
1 | cd /proc/4451/cwd; /bin/pwd |
在bash环境下，可能会出现/bin/pwd: couldn’t find directory entry in ‘..’ with matching i-node的错误，这是因为pwd通常是shell内置的，需要使用这样的命令:
1 | /proc/4451/cwd; pwd -P |
在多线程的程序中，如果主线程已经退出了，那么cwd的结果就是空.
取消或者是读取(readlink(2))这个链接的内容的权限是由ptrace的访问模式PTRACE_MODE_READ_FSCREDS来控制的，参考ptrace(2)．
/proc/pid/environ
这个文件包含的是当程序使用execve启动程序时的环境变量的值，其中的entries是通过0x0分割的，结尾是可能是null．如果我们需要查询一个指定的进程的环境变量，我们可以采用如下的方法:
1 | ＃cat /proc/4451/environ | tr '\000' '\n' |
如果执行了execve(2)之后，进程调用了putenv(3)或者是直接修改environ(7) ，那么environ变量的值是无法随之改变的．
更进一步，进程能够通过prctl(2)修改PR_SET_MM_ENV_START的值来修改这个文件所引用的内存位置．
读取这个文件的权限是由ptrace(2)的PTRACE_MODE_READ_FSCREDS来控制.
/proc/pid/exe
在Linux2.2的内核及其之后,/proc/pid/exe是直接执行的二进制文件的符号链接.这个符号链接能够被取消.尝试打开这个文件就相当与打开了二进制文件,甚至可以通过重新输入/proc/pid/exe重新运行一个对应于pid的二进制文件.在一个多线程的程序中,如果主线程已经退出了,就无法访问这个符号链接.
在Linux2.0及其之前,/proc/pid/exe是指向当前进程执行的二进制文件.采用readlink()读取返回如下的结果: [device]:inode
/proc/pid/fd
这是一个子目录,包含了当前进程打开的每一个文件.每一个条目都是一个文件描述符,是一个符号链接,指向的是实际打开的地址.0表示标准输入,1表示标准输出,2表示标准错误.在多线程程序中,如果主程序退出了,那么这个文件夹将不能被访问.
程序能够使用文件名作为命令行参数,如果没有提供这样的参数,就不会从标准输入中读取信息也不会将标准输出发送到文件中.但是即使没有提供与文件相关的命令行参数,我们仍然可以使用标准的输出输入.例如我们可以通过-i和-o分别指向输入和输出文件.如下所是:
1 | $ foobar -i /proc/self/fd/0 -o /proc/self/fd/1 ... |
在某些UNIX或者类似UNIX的系统中,/proc/self/fd/N与/dev/fd/N大致相同.大部分系统提供/dev/stdin,/dev/stdout,/dev/stderr的符号链接,分别只想的是/proc/self/fd中的0,1,2.所以上述的命令也可以写为:
1 | $ foobar -i /dev/stdin -o /dev/stdout ... |
/proc/pid/fdinfo/
这是一个子目录,包括了当前进程打开的所有的文件的文件描述符.可以读取每一个文件描述符的内容一获取i信息.如下所示:
1 | $ cat /proc/5040/fdinfo/99 |
pos 是十进制,显示当前文件的偏移量
flag是八进制,显示文件的访问模式和文件状态标志.
该目录中的文件只有进程的所有者才可以读.
/proc/pid/limits
该文件显示了每个进程的软中断,硬中断和度量单位.在Linux2.6.35之前,这个文件仅仅只能被进程实际的UID访问.在26.36之后,该文件可以被系统中所有的用户读取.
/proc/pid/maps
包含了当前进程映射的内存区域以及他们的访问权限.文件格式如下:
1 | address perms offset dev inode pathname |
address,表示进程占用的地址.
perms, 表示一系列权限.r=read,w=write,x=execute,s=shared,p=private(copy on write)
offset, 表示文件偏移量
dev:表示设备 (主要设备,次要设备)
inode: 表示设备上面的inode编号.如果是0,表示没有索引节点与内存区域关联,就如同BSS段一样.
pathname,在Linux2.0之前,没有pathname字段.
/proc/pid/mem
该文件可以通过open,read,seek访问进程的内存页.
/proc/pid/mountinfo
这个文件主要是包含了挂载信息.文件内容结构如下:
1 | 36 35 98:0 /mnt1 /mnt2 rw,noatime master:1 - ext3 /dev/root rw,errors=continue |
mount ID,挂载点的唯一标识
parent ID,当前挂载点的父挂载点的ID
major:minor, files的st_dev的值
root: 文件系统的根挂载点
mount point: 相对于进程根目录的挂载点
mount options: 预挂载选项
options fields:
tag:[value]类型的字段sparator: options fields结束标志
file systemtype: 文件系统的名称,以
type[.subtype]的方式命名mount source: 文件特定信息
super options: 超级块选项
/proc/pid/mounts
列出在当前进程挂载空间下所有的已经挂载过的文件.文件的格式通过 fstab 查看.在kernel 2.6.15之后,这个文件是论询式的.在读取文件之后,这个事件会导致select标记这个文件是可读的,并且pool()和epoll_wait()会将此文件标记为遇到了错误.
/proc/pid/mountstas
该文件会列举在当前进程挂载空间下的所有挂载点的详细信息,包括统计信息,配置信息.文件格式如下:
1 | device /dev/sda7 mounted on /home with fstype ext3 [statistics] |
载的设备名
挂载点
文件系统类型
可选的统计和配置信息.在2.6.26之后,仅NFS文件系统可以到处此字段信息
/proc/pid/ns/
这是一个子目录.每一个子目录可以通过 setns 操作.关于更多的操作,参见clone
/proc/pid/ns/ipc
将文件挂载在其他地方可以使pid指定的进程的IPC命名空间保持活动状态,即使在当前命名空间的所有的进程全部都截止了.打开次文件就会返回文件句柄.只要文件保持打开状态,那么IPC的命名空间就可以保持活动状态.文件描述符可以通过 setns 传递.
/proc/pid/ns/net
将文件挂载在其他地方可以使pid指定的进程的网络命名空间保持活动状态,即使在当前命名空间的所有的进程全部都截止了.打开次文件就会返回文件句柄.只要文件保持打开状态,那么网络的命名空间就可以保持活动状态.文件描述符可以通过 setns 传递.
/proc/pid/ns/uts
将文件挂载在其他地方可以使pid指定的进程的UTS 命名空间保持活动状态,即使在当前命名空间的所有的进程全部都截止了.打开次文件就会返回文件句柄.只要文件保持打开状态,那么UTS命名空间就可以保持活动状态.文件描述符可以通过 setns 传递
/proc/pid/numa_maps
参见 numa
/proc/pid/oom_adj
这个方法用于决定在出现OOM的情况下,哪个进程被杀掉.内核使用该值对进程的oom_score的值进行设定,oom_score的有效取值区间是-17至15.-17将会完全杀死这个进程.正数会增加进程当oom时被杀掉的可能性,负数会减小进程被oom杀掉的可能性.
该文件的默认值是0.新进程会继承其父进程的oom_adj设置.只有具有CAP_SYS_RESOURCE权限的进程才能够更新此文件.
在Linux2.6.36,推荐使用/proc/[pid]/oom_score_adj.
/proc/pid/oom_score
该文件显示了如果内核出现oom情况时决定杀死该进程时的分数.分数越高意味着进程越容易被杀掉.
/proc/pid/oom_adj_score
这个文件用于调整在内存不足时应该杀掉哪个进程的分数判断.
/proc/pid/root
该值可以用于 chroot 预先设定进程的根文件系统. 这个文件指向当前进程的根目录.作业类似于前面说过的 exe fd/* 等等.
在多线程的程序中,如果主线程推出了此符号链接的内容将无法访问.
/proc/pid/smaps
这个文件显示了每个进程映射的内存消耗.每一个内存消耗都有如下的设置:
1 | 08048000-080bc000 r-xp 00000000 03:02 13130 /bin/bash |
第一行显示的信息与/proc/[pid]/maps中的映射信息相同.剩下分别表示的是,映射的大小,RAM中当前驻留的映射大小,映射中干净和脏共享页的大小以及映射中干净和脏共享私有页数.
只有在启用了CONFIG_MMU内核配置选项时,此文件才会存在.
/proc/pid/stat
关于进程的状态信息.主要是用于 ps 展示。
/proc/pid/statm
提供内存的使用情况.格式如下所示:
1 | size (1) total program size |
/proc/pid/status
以更加可读的形式提供与/proc/pid/stat和/proc/pid/statm一样的信息.以下是示例.
1 | $ cat /proc/$$/status |
/proc/pid/task
该目录包含的是进程中的每一个线程.每一个目录的名字是以线程ID命名的(tid).在每一个tid下面的目录结构与/proc/pid下面的目录结构相同.对于所有线程共享的属性,task/tid子目录中的每个文件内容与/proc/pid目录中的相应文件内容相同.例如所有线程中的task/tid/cwd文件和父目录中的/proc/pid/cwd文件内容相同,因为所有的线程共享一个工作目录.对于每个线程的不同属性,task/tid下相应文件的值也不相同.
/proc/cmdline
在引导时传递给内核的参数
/proc/cpuinfo
cpu和系统结构的信息.常见信息包括CPU的数量以及常见的系统常数.
/proc/meminfo
此文件包含了系统当前内存的使用信息. free 用来报告系统中可用内存和已使用内存(物理内存和交换内存)以及内核中共享内存和缓冲区的大小.每一行都是以 参数名:参数值 显示.格式如下所示:
1 | $ cat /proc/$$/status |
/proc/modules
显示当前加载到系统中所有的模块.
/proc/mounts
在内核2.4.19之前,这个文件会列举当前系统中挂载的所有的节点信息.在2.4.19之后,仅仅只会列举出当前进程在mount的命名空间下的挂载信息,即/proc/self/mounts的挂载信息,参见 fstab
/proc/net
此目录下面个中文虚拟的文件系统,主要是记录了系统中各种与网络有关的信息.这个文件都是普通ASCII文件,都可以通过cat的方式读取.
/proc/net/arp
此文件主要是包含了用于地址解析的内核ARP表的信息.示例如下:
1 | IP address HW type Flags HW address Mask Device |
IP address 是主机的IPv4的地址
HW type 是来自与RFC826的硬件类型的地址
Flags 是ARP 结构中的内部标识 参见 /usr/include/linux/if_arp.h
HW address 是数据链路层的映射地址
/proc/net/dev
dev虚拟文件系统显示网络状态的信息,包括发送和接受的数据包的数量,错误和冲突以及其他的统计信息,这些信息也可以通过ifconfig查看. 示例如下:
1 | Inter-| Receive | Transmit |
/proc/net/raw
存储的是RAW套接字表的信息
/proc/net/snmp
保存的是SNMP代理的IP,ICMP以及UDP的管理信息
/proc/net/tcp
保存的是系统中的TCP表的信息
/proc/net/udp
保存的是系统中的UDP表的信息
/proc/net/unix
显示当前系统所有的UNIX domain socket以及它们的状态信息.示例如下:
1 | Num RefCount Protocol Flags Type St Path |
Num 是kernle table slot number
Refcount 是使用这个套接字的用户数
Protocol 当前永远是0
Flags 表示当前内部内核标志 用于表示套接字状态
Type 当前永远是1
St 套接字内部状态
Path 是套接字绑定路径
/proc/stat
内核/系统的信息
/proc/sys
该目录下有很多的目录和子目录,其中主要是记录了与内核变量相关的信息.
END
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