Linux下一个重要目录“/proc”,你还不知道作用?-技术圈

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 2	ls -al /proc/self lrwxrwxrwx 1 root root 0 Jun 4 17:08 /proc/self -> 32193

/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 2	ls -al /proc/thread-self lrwxrwxrwx 1 root root 0 Jun 4 17:08 /proc/thread-self -> 32265/task/32265

/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:

              ＃cat /proc/4451/environ | tr '\000' '\n'
              
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin
              
HOSTNAME=commoncollection
              
LANG=C.UTF-8
              
JAVA_HOME=/docker-java-home/jre
              
JAVA_VERSION=8u212
              
JAVA_DEBIAN_VERSION=8u212-b01-1~deb9u1
              
HOME=/root

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:

              $ cat  /proc/5040/fdinfo/99
              
pos:    21718
              
flags:  0100000
              
mnt_id: 27

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:

              address           perms offset  dev   inode   pathname
              
08048000-08056000 r-xp 00000000 03:0c 64593   /usr/sbin/gpm
              
08056000-08058000 rw-p 0000d000 03:0c 64593   /usr/sbin/gpm
              
08058000-0805b000 rwxp 00000000 00:00 0
              
40000000-40013000 r-xp 00000000 03:0c 4165    /lib/ld-2.2.4.so
              
40013000-40015000 rw-p 00012000 03:0c 4165    /lib/ld-2.2.4.so
              
4001f000-40135000 r-xp 00000000 03:0c 45494   /lib/libc-2.2.4.so
              
40135000-4013e000 rw-p 00115000 03:0c 45494   /lib/libc-2.2.4.so
              
4013e000-40142000 rw-p 00000000 00:00 0
              
bffff000-c0000000 rwxp 00000000 00:00 0

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 2	36 35 98:0 /mnt1 /mnt2 rw,noatime master:1 - ext3 /dev/root rw,errors=continue (1)(2)(3)(4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)

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 2	device /dev/sda7 mounted on /home with fstype ext3 [statistics] ( 1 ) ( 2 ) (3 ) (4)

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:

              08048000-080bc000 r-xp 00000000 03:02 13130      /bin/bash
              
Size:               464 kB
              
Rss:                424 kB
              
Shared_Clean:       424 kB
              
Shared_Dirty:         0 kB
              
Private_Clean:        0 kB
              
Private_Dirty:        0 kB

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:

              size       (1) total program size
              
           (same as VmSize in /proc/[pid]/status)
              
resident   (2) resident set size
              
           (same as VmRSS in /proc/[pid]/status)
              
share      (3) shared pages (i.e., backed by a file)
              
text       (4) text (code)
              
lib        (5) library (unused in Linux 2.6)
              
data       (6) data + stack
              
dt         (7) dirty pages (unused in Linux 2.6)

/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.

              $ cat /proc/$$/status
              
Name:   bash
              
State:  S (sleeping)
              
Tgid:   3515
              
Pid:    3515
              
PPid:   3452
              
TracerPid:      0
              
Uid:    1000    1000    1000    1000
              
Gid:    100     100     100     100
              
FDSize: 256
              
Groups: 16 33 100
              
VmPeak:     9136 kB
              
VmSize:     7896 kB
              
VmLck:         0 kB
              
VmHWM:      7572 kB
              
VmRSS:      6316 kB
              
VmData:     5224 kB
              
VmStk:        88 kB
              
VmExe:       572 kB
              
VmLib:      1708 kB
              
VmPTE:        20 kB
              
Threads:        1
              
SigQ:   0/3067
              
SigPnd: 0000000000000000
              
ShdPnd: 0000000000000000
              
SigBlk: 0000000000010000
              
SigIgn: 0000000000384004
              
SigCgt: 000000004b813efb
              
CapInh: 0000000000000000
              
CapPrm: 0000000000000000
              
CapEff: 0000000000000000
              
CapBnd: ffffffffffffffff
              
Cpus_allowed:   00000001
              
Cpus_allowed_list:      0
              
Mems_allowed:   1
              
Mems_allowed_list:      0
              
voluntary_ctxt_switches:        150
              
nonvoluntary_ctxt_switches:     545

/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:

              $ cat /proc/$$/status
              
Name:   bash
              
State:  S (sleeping)
              
Tgid:   3515
              
Pid:    3515
              
PPid:   3452
              
TracerPid:      0
              
Uid:    1000    1000    1000    1000
              
Gid:    100     100     100     100
              
FDSize: 256
              
Groups: 16 33 100
              
.......

/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:

              IP address     HW type   Flags     HW address          Mask   Device
              
192.168.0.50   0x1       0x2       00:50:BF:25:68:F3   *      eth0
              
192.168.0.250  0x1       0xc       00:00:00:00:00:00   *      eth0

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:

              Inter-|   Receive                                                |  Transmit
              
face |bytes    packets errs drop fifo frame compressed multicast|bytes    packets errs drop fifo colls carrier compressed
              
lo: 2776770   11307    0    0    0     0          0         0  2776770   11307    0    0    0     0       0          0
              
eth0: 1215645    2751    0    0    0     0          0         0  1782404    4324    0    0    0   427       0          0
              
ppp0: 1622270    5552    1    0    0     0          0         0   354130    5669    0    0    0     0       0          0
              
tap0:    7714      81    0    0    0     0          0         0     7714      81    0    0    0     0       0

/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:

              Num RefCount Protocol Flags    Type St Path
              
0: 00000002 00000000 00000000 0001 03
              
1: 00000001 00000000 00010000 0001 01 /dev/printer

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.

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