嵌入式Linux系统编程 — 5.7 Linux系统中proc文件系统

1 proc文件系统简介

2 proc 文件系统的使用

2.1 使用 cat 命令读取

2.2 使用 read()函数读取

1 proc文件系统简介

/proc 文件系统，也称为进程信息文件系统（Process Information file system），是一种在 Linux 和其他类 Unix 系统中存在的虚拟文件系统。它被设计用来提供一种机制，允许用户空间访问内核空间的数据结构和信息。

但是与普通文件不同的是， proc 文件系统是动态创建的，文件本身并不存在于磁盘当中、只存在于内存当中,与 devfs 一样，都被称为虚拟文件系统。

proc 文件系统挂载在系统的/proc 目录下，对于内核开发者（譬如驱动开发工程师）来说， proc 文件系统给了开发者一种调试内核的方法：通过查看/proc/xxx 文件来获取到内核特定数据结构的值。

可以看到/proc 目录下有很多以数字命名的文件夹，譬如 1、 138、 1833，这些数字对应的其实就是一个一个的进程 PID 号，每一个进程在内核中都会存在一个编号，通过此编号来区分不同的进程，这个编号就是 PID 号。

所以这些以数字命名的文件夹中记录了这些进程相关的信息，不同的信息通过不同的虚拟文件呈现出来。

/proc 目录下除了文件夹之外，还有很多的虚拟文件，譬如 buddyinfo、 cgroups、 cmdline、version 等等，不同的文件记录了不同信息，关于这些文件记录的信息和意思如下：

cmdline：内核启动参数；
cpuinfo： CPU 相关信息；
iomem： IO 设备的内存使用情况；
interrupts：显示被占用的中断号和占用者相关的信息；
ioports： IO 端口的使用情况；
kcore：系统物理内存映像，不可读取；
loadavg：系统平均负载；
meminfo：物理内存和交换分区使用情况；
modules：加载的模块列表；
mounts：挂载的文件系统列表；
partitions：系统识别的分区表；
swaps：交换分区的利用情况；
version：内核版本信息；
uptime：系统运行时间；

2 proc 文件系统的使用

proc 文件系统的使用就是去读取/proc 目录下的这些文件，获取文件中记录的信息，可以直接使用 cat 命令读取，也可以在应用程序中调用 open()打开、然后再使用 read()函数读取。

2.1 使用 cat 命令读取

读取特定进程的命令行参数：pid 应该替换为目标进程的进程ID，如下命令显示了启动该进程的完整命令行。

cat /proc/pid/cmdline

查看当前进程的环境变量：/proc/self 是一个特殊的目录，它总是指向当前正在执行的进程。

cat /proc/self/environ

获取系统内存使用情况：/proc/meminfo 文件提供了系统的内存使用统计，包括总内存、空闲内存、缓冲区内存等。

cat /proc/meminfo

查看当前进程的文件描述符：/proc/self/fd/将列出当前进程打开的所有文件描述符，每个文件描述符都是一个指向实际文件的符号链接。

cat /proc/self/fd/

获取当前进程的CPU使用情况：如下命令将从 stat 文件中提取出CPU使用情况的部分。

cat /proc/stat | grep '^cpu '

查看当前进程的状态：/proc/self/status文件包含了当前进程的多种状态信息，如线程数、内存使用、用户和组ID等。

cat /proc/self/status

获取内核版本信息：/proc/version文件显示了Linux内核的版本信息。

cat /proc/version

2.2 使用 read()函数读取

在用户空间程序中使用 read() 系统调用来读取 /proc 文件系统的内容是一种常见的做法，如下程序示例使用 read() 读取内核版本信息、当前进程的文件描述符、CPU 使用情况。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>#define BUFFER_SIZE 1024int main() 
{char buffer[BUFFER_SIZE];ssize_t bytesRead;int fd;// 读取内核版本信息fd = open("/proc/version", O_RDONLY);if (fd == -1) {perror("open /proc/version failed");return 1;}bytesRead = read(fd, buffer, BUFFER_SIZE - 1);if (bytesRead == -1) {perror("read /proc/version failed");close(fd);return 1;}buffer[bytesRead] = '\0'; // 确保字符串以空字符结尾printf("Kernel version: %s\n", buffer);close(fd);// 读取当前进程的文件描述符fd = open("/proc/self/fd", O_RDONLY | O_DIRECTORY);if (fd == -1) {perror("open /proc/self/fd failed");return 1;}// 这里我们只读取目录的第一个文件描述符作为示例bytesRead = readlinkat(fd, "0", buffer, BUFFER_SIZE - 1);if (bytesRead == -1) {perror("readlinkat failed");close(fd);return 1;}buffer[bytesRead] = '\0';printf("First file descriptor: %s\n", buffer);close(fd);// 读取CPU使用情况fd = open("/proc/stat", O_RDONLY);if (fd == -1) {perror("open /proc/stat failed");return 1;}bytesRead = read(fd, buffer, BUFFER_SIZE - 1);if (bytesRead == -1) {perror("read /proc/stat failed");close(fd);return 1;}buffer[bytesRead] = '\0';// 打印整个CPU使用情况可能很长，这里只打印前几行printf("CPU usage information:\n%.*s\n", (int)bytesRead, buffer);close(fd);return 0;
}

运行结果如下：