Программы пространства пользователя в Linux не могут обращаться к ядру системы напрямую. Но для получения информации от ядра были созданы несколько специальных директорий с помощью которых любая программа или пользователь могут получить данные о состоянии компьютера и ядра. Это файловая система proc и sys.
Из этих папок можно получить любую информацию о вашей системе. Например сколько памяти подкачки сейчас используется, насколько велик размер кеша процессора, какие модули ядра загружены, сколько дисков или разделов доступно и т д. Все это можно получить в обычном текстовом виде из папки proc linux.
В этой инструкции будет рассмотрена файловая система proc, ее структура, назначения файлов и где найти ту или иную нужную информацию. Но сначала немного теории.
Содержание статьи
Что такое proc?
На самом деле папка proc - это совсем необычная папка. Ее не существует на диске или даже в оперативной памяти, как это делается в /tmp. Все поддиректории, файлы и хранящаяся в них информация генерируется ядром на лету, как только вы ее запрашиваете. Но работает все настолько прозрачно, что вы не заметите никакой разницы между обычной файловой системой и proc, если откроете ее с помощью файлового менеджера.
Только папка proc linux содержит файлы нулевого размера. А также у каждого файла будет текущая дата создания. Например файл /proc/meminfo будет содержать разные данные при каждом открытии, поскольку использование памяти постоянно колеблется.
С помощью такой системы разработчики придерживаются главной концепции Unix - все есть файл. Все файлы доступны для редактирования любым редактором, и все они в простом текстовом формате, но для того чтобы проанализировать весь каталог вам понадобятся права суперпользователя. Почти все файлы доступны только для чтения, с них мы можем только получать информацию. Но есть и доступные для записи, в частности это /proc/sys с помощью которого вы можете настраивать различные параметры ядра.
Структура файловой системы proc
Дальше будет рассмотрена структура proc linux, назначение файлов и поиск информации в них. Сначала мы рассмотрим файлы находящиеся в корне папки proc, в них больше всего информации о системе.
/proc/buddyinfo
В этом файле хранится информация о фрагментации памяти в ядре Linux. Чаще всего используется для диагностики проблем с фрагментацией памяти. Если в двух словах, то строка означает зону памяти, а номер количество доступных страниц определенного уровня.
/proc/cgroups
Система контейнеризации и управления ресурсами доступными для процессов cgroups разработанная ребятами из Google позволяет ограничить доступ к любым ресурсам для процесса, а также контролировать его поведение в системе. В этом файле можно посмотреть состояние контрольных групп в вашей системе и их настройки.
/proc/cmdline
В этом файле вы найдете параметры, которые были указанны в строке запуска ядра загрузчиком Grub. Это может быть полезно при поиске и устранении проблем с загрузкой ядра или если необходимо выяснить какой точно файл был использован для загрузки.
/proc/config.gz
Это, один из самых важных находящихся здесь файлов. В этом архиве находится текущая конфигурация ядра. Если вы уже пере собирали ядро, то уже наверное знакомы с этим файлом. Очень удобно не настраивать все параметры нового ядра вручную, а взять настройки из текущего ядра и только немного подправить.
Для извлечения информации обычно используется утилита zcat поскольку данные сжаты по алгоритму gzip:
zcat /proc/config.gz
/proc/consoles
В этом файле хранятся зарегистрированные в ядре символические устройства для системной консоли /dev/console:
/proc/cpuinfo
Здесь хранится очень подробная информация о процессоре. Вы можете посмотреть производителя, количество ядер, кеша, активные ядра, частоту, поддерживаемые расширения и многое другое. Ту же информацию можно получить с помощью специальных команд, но, как видите папка proc тоже предоставляет такие данные. И даже больше, все скрипты, выводящие информацию о процессоре, берут ее отсюда.
/proc/crypto
Здесь перечислены все криптографические шифры, поддерживаемые ядром, а также дополнительная информация по каждому из них.
/proc/devices
Здесь отображаются различные блочные и символические устройства подключенные к системе. Кроме тех, для которых не загружены модули ядра. Устройства разделены на символические и блочные. У символических устройств нет буфера и они отправляют ядру данные определенного размера. Блочные устройства имеют буфер для данных и предназначены для сохранения информации, например, на жесткие диски.
/proc/diskstats
Статистика ввода и вывода на блочные устройства, в том числе и жесткие диски.
Первые две цифры - номер устройства, дальше название. Четвертая цифра - количество удачных чтений с диска, количество объединенных чтений, секторов прочитано, время чтения в миллисекундах, удачные записи, объединенные записи, секторов записано, время записи в миллисекундах, текущие операции ввода и вывода, текущее время работы и общее время операций ввода и вывода.
/proc/fb
В этом файле отображаются устройства фреймбуфера (экраны), а также используемые графические драйвера. Например:
Также здесь может быть указан драйвер Nvidia или catalyst если вы использовали проприетарный драйвер. Это один из способов посмотреть какой драйвер видеокарты используется.
/proc/filesystems
Здесь содержится список файловых систем, которые на данный момент поддерживаются ядром. Например:
nodev значит, что это файловая система специального назначения и она не используется для хранения данных на носителях.
/proc/interrupts
В этом файле содержаться все доступные прерывания. Прерывания - это подпрограммы, которые используются другими программами для выполнения стандартных действий, например рисования строки на экране или выхода из программы.
/proc/iomem
В этом файле содержится текущая карта памяти для всех программ и ядра Linux. Эта информация может быть полезной программистам.
/proc/ioports
В этом файле содержаться все зарегистрированные диапазоны портов, а также устройства, которые их используют
/proc/kallsyms
Содержимое этого файла вряд-ли понадобится обычному пользователю. Здесь собраны все доступные функции и их адреса, которые могут быть использованы из модулей ядра.
/proc/kcore
Это все содержимое вашей оперативной памяти представленное в одном файле. В отличии от других файлов у этого есть размер - объем вашей ОЗУ плюс 4 килобайта. Для доступа к нему нужны права суперпользователя. Не нужно открывать этот файл для чтения, у вас ничего не выйдет. Перед тем как с ним работать скопируйте файл в другую папку, а уже потом делайте что нужно, например вы можете попытаться найти определенный фрагмент текста из памяти браузера.
/proc/kmsg
Вы, наверное, уже пользовались утилитой dmesg для просмотра сообщений ядра. Так вот, эти сообщения накапливаются и сохраняются в этом файле. Для доступа к нему тоже нужны права root.
/proc/kpagecount
Для оптимизации работы с памятью, она организуется в страницы. Раньше мы видели как посмотреть количество свободных страниц. В этом же файле каталог proc позволяет нам выяснить размер одной страницы.
/proc/loadavg
Здесь вы можете оценить среднюю нагрузку на систему. Например:
Первые три цифры показывают нагрузку на процессор сейчас, пять и пятнадцать минут назад, следующие два столбца показывают количество активных процессов и общее количество запущенных процессов. А последняя цифра - это PID идентификатор последнего процесса.
/proc/locks
Здесь содержится список заблокированных ядром ресурсов. Может содержать много отладочной информации и не несет совсем никакой пользы для обычных пользователей:
/proc/meminfo
Еще один очень известный и широко используемый файл, который предоставляет нам папка proc linux. Здесь отображается вся доступная информация об оперативной памяти и пространстве подкачки. Именно с помощью этого файла многие скрипты узнают информацию о доступной памяти.
/proc/misc
В этом файле перечислены различные драйверы, загруженные для подключенных устройств или программ:
/proc/modules
Тоже довольно известный файл. Здесь содержится список всех загруженных модулей ядра. Ту же самую информацию мы можем увидеть выполнив lsmod. Но этой утилите тоже информацию предоставляет структура proc.
/proc/mounts
В этом файле перечислены все точки монтирования и все подключенные файловые системы:
То же самое можно увидеть выполнив mount -a.
/proc/partitions
В этом файле отображены все подключенные к системе разделы жестких дисков или других запоминающих устройств:
8 0 488386584 sda
8 1 62914560 sda1
8 2 148064256 sda2
8 3 277406720 sda3
8 16 976762584 sdb
/proc/stat
В этом файле содержится различная статистическая информация о системе. Такая, как частота процессора, количество тактов, количество сброшенных страниц памяти на диск, количество системных прерываний, время загрузки и т д.
/proc/swaps
Здесь находится информация о пространстве подкачки. Подключенные разделы, файлы, а также их размер, приоритет и состояние:
/proc/sysrq-trigger
Это еще один файл, выделяющийся из большинства других. Он доступен для записи и используется для управления передачи ядру специальных SysRq команд, о которых мы уже говорили в статье перезагрузка компьютера в Linux. Вы можете записывать коды команд с помощью echo или любого текстового редактора.
/proc/uptime
Здесь отображается сколько времени прошло после запуска компьютера. Первое число означает общее количество секунд после запуска компьютера, а второе время в режиме ожидания:
/proc/version
Это еще один способ узнать точную версию ядра, компилятора, и в некоторых случаях, даже дистрибутива:
/proc/vmstat
И снова информация об оперативной памяти. На этот раз информация о виртуальной памяти и ее использовании в системе.
/proc/zoneinfo
Здесь содержится очень похожая информация, на предыдущий файл, но только с разбиением на зоны памяти в зависимости от ее назначения.
/proc/PID/
Файловая система proc состоит не только из файлов, но здесь есть и папки. Больше всего здесь папок с номерами вместо имен. Каждый этот номер означает PID процесса, а эта папка содержит информацию о каждом запущенном в системе процессе. Когда процесс заканчивается, его каталог исчезает из системы. Если открыть любой из этих каталогов в нем есть такие файлы:
Мы не будем рассматривать все, давайте рассмотрим только основные файлы:
- cmdline - содержит команду с помощью которой был запущен процесс, а также переданные ей параметры
- cwd - символическая ссылка на текущую рабочую директорию процесса
- exe - ссылка на исполняемый файл
- root - ссылка на папку суперпользователя
- environ - переменные окружения, доступные для процесса
- fd - содержит файловые дескрипторы, файлы и устройства, которые использует процесс
- maps, statm, и mem - информация о памяти процесса
- stat, status - состояние процесса
С помощью этих файлов вы можете составлять различные скрипты. Например если вы хотите уничтожить все зомби процессы, то вы можете сканировать все директории на наличие Z в файле status. Так же само можно проверить запущена ли нужная вам программа просмотрев все cmdline.
/proc/sys/
Эта папка в proc linux не только предоставляет информацию о системе, но и позволяет изменять различные параметры ядра на лету, а также включать дополнительные функции.
Чтобы посмотреть можно ли записывать в файлы используйте команду:
ls -ld /proc/sys/
Если у файла есть флаг W, значит в него можно записывать данные. Давайте рассмотрим основные подкаталоги в этой папке:
- debug - содержит отладочную информацию, она будет вам полезна если вы разработчик ядра
- dev - параметры различных устройств, подключенных к системе
- fs - вся информация о файловой системе
- kernel - позволяет напрямую настраивать ядро
- net - настройка разных параметров сети
- vm - взаимодействие с подсистемой vm
Это еще не все что можно сделать с помощью этого каталога подробнее настройка ядра linux будет рассмотрена в одной из следующих статей.
Выводы
Файловая система proc содержит наиболее полную и подробную информацию о внутреннем устройстве и работе операционной системы Linux и позволяет вам точно настроить многие параметры своей работы. Если потратить немного времени на изучение всех тонкостей этой подсистемы, вы получите более совершенную систему Linux. Разве это не то чего мы все хотим?
очень интересно, спасибо
только немного не понятно с kcore:
% l /proc/kcore
-r-------- 1 root root 140737477881856 июн 19 18:26 /proc/kcore
% lh /proc/kcore
-r-------- 1 root root 128T июн 19 18:26 /proc/kcore
128 терабайт ? серьезно ?)
система Арч, показывает одинаковый размер на разных машинах с разным количеством установленной физической памяти. и да своп не используется.
хотя в man 5 proc написано:
/proc/kcore
...
The total length of the file is the size of physical memory (RAM) plus 4KB.
да и кот читает его тока 4K
в чём подвох ?
это только показывает теоритический размер виртуально памяти к которой может обращаться / адресовать запросы ядро linux.