获取系统信息3——proc文件系统介绍和使用

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一、proc文件系统介绍

1、操作系统级别的调试

• 简单程序，可以单步调试；（多线程不行，linux内核不行）
• 复杂程序，可以printf、cout等打印信息调试；（输出信息到控制台）
• 也可以框架体系日志记录信息调试；（输出信息到某个txt）
• 但内核很复杂，存在调试困境；

2、proc虚拟文件系统的工作原理

（1）linux内核是一个非常庞大、非常复杂的一个单独的程序，调试此程序是非常复杂的。

• kernel这样庞大的项目，添加或更改其中一个功能是非常麻烦的，因为该功能可能会影响其他功能。
• 早期内核版本中尽管调试很麻烦，但是高手们还可以凭借个人超凡脱俗的能力去驾驭，但是到了2.4左右的版本时，难度已经非常大了。
• 为了降低内核调试和学习的难度，内核开发者们在内核中添加了一些属性专门用于调试内核，proc文件系统就是一个尝试。

（2）proc文件系统的思路

• 在内核中构建一个虚拟文件系统/proc；
• 内核运行时，将内核中一些关键的数据结构，以文件的方式呈现在/proc目录中的一些特定文件中；
• 将不可见的内核中的数据结构，以可视化的方式呈现给内核的开发者。

（3）proc文件系统提供了一种调试内核的方法

• 通过实时观察/proc/xxx文件，获取内核中特定数据结构的值；
• 对比添加新功能的前后，判断新功能产生的影响对与否。

（4）proc目录下的文件，不是真实文件，而只是一个接口

• 文件大小都是0，因为这些文件并不存在于硬盘中；
  
• 当读取这个文件时，内核并不是去硬盘上找这个文件，而是映射为内核内部的一个数据结构，把该数据结构读取出来，并且格式化成字符串，返回；
• 尽管我们看到的还是一个文件内容字符串，和普通文件一样的，但是实际上我们知道这个内容是实时的从内核中数据结构来的，而不是硬盘中来的。
• 这些文件都是只读的，不能更改。

3、常用proc中的文件介绍

（1）/proc/cmdline，命令行参数

（2）/proc/cpuinfo

（3）/proc/devices 调试驱动的时候会用到

（4）/proc/interrupts

二、proc文件系统的使用

1、cat以手工查看，如“cat   /proc/cmdline”；

2、程序中可以文件IO访问；

3、在shell程序中用cat命令结合正则表达式来获取并处理内核信息；

4、sys文件系统

（1）sys文件系统本质上和proc文件系统一样

• 都是虚拟文件系统，都在根目录下有个目录（一个是/proc目录，另一个是/sys目录）
• 因此都不是硬盘中的文件，都是内核中的数据结构的可视化接口。

（2）不同的是/proc中的文件只能读，但是/sys中的文件可以读写

• 读/sys中的文件就是获取内核中数据结构的值，而写入/sys中的文件就是设置内核中的数据结构的元素的值。

（3）历史上刚开始先有/proc文件系统，人们希望通过这种技术来调试内核。

• 实际做出来后确实很有用，所以很多内核开发者都去内核添加代码，向/proc目录中写文件。
• 刚开始的时候内核管理者对proc目录的使用没有统一规划，后来的结果就是proc里面的东西又多又杂乱。

（4）后来proc中的内容缺乏统一规划，于是添加了sys目录

• sys文件系统很好地进行规划和约定，于是使用sys目录时有了规矩。