procfs

procfs — виртуальная файловая система, используемая в UNIX-подобных операционных системах. procfs позволяет получить доступ к информации о системных процессах из ядра, она необходима для выполнения таких команд как ps, w, top. Обычно её монтируют на /proc. procfs создает двухуровневое представление пространств процессов. На верхнем уровне процессы представляют собой директории, именованные в соответствии с их pid. Также на верхнем уровне располагается ссылка на директорию, соответствующую процессу, выполняющему запрос; она может иметь различное имя в различных ОС (curproc во FreeBSD, self в Linux).

История

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 12 мая 2011.

8-я редакция UNIX

Впервые procfs появилась в вышедшей в 1985 году 8-й редакции UNIX и была призвана предоставить интерфейс для управления процессами, более удобный, чем вызов ptrace. Она была подробно описана Томом Киллианом в работе «Processes as Files» («Процессы как файлы») в 1984 году. Каждый процесс был представлен файлом, в который могла производиться запись. Количество имеющихся вызовов ioctl равнялось 11. ^[1][2]

System V release 4

Данная система, вышедшая в 1990 году, унаследовала procfs из UNIX 8, с некоторыми усовершенствованиями. Процессы по-прежнему представлялись простыми файлами, но были доступны уже 37 вызовов ioctl. ФС стала достаточной для построения на её базе утилит наподобие ps, но оставалась неудобной и плохо расширяемой. ^[1]

Реализация подробно описана в работе Роджера Фолкнера и Рона Гомеса «The Process File System and Process Model in UNIX System V» в 1991 году.

Plan 9

В 1992 году вышел первый публичный релиз ОС Plan 9. Это был пик развития procfs. Всё управление процессами было перенесено сюда. Процессы стали директориями вместо файлов. Вместо ioctl стали использоваться текстовые команды, и управление могло производиться командами cat и ls. ^[3] При монтировании /proc с другого компьютера через сеть локальный процесс мог взаимодействовать с удалённым так, как будто они находились на одной машине.

Solaris 2.6

Solaris 2.6 во многом унаследовал структуру procfs от Plan 9, однако все расположенные там файлы были бинарными, предназначенными для использования программой, а не человеком. ^[1] В целом файловая система стала несколько примитивнее по сравнению с таковой в Plan 9, но несравнимо более развитой по сравнению с SVR4.

4.4 BSD

Это был ещё один шаг назад по сравнению с Solaris. Количество файлов в каждом каталоге уменьшилось до 8 (хотя в более поздних релизах слегка увеличилось). Набор доступных команд также существенно сократился. Стал происходить обратный переход, от файловых интерфейсов к системным вызовам. ^[1]

В современных версиях FreeBSD procfs постепенно ликвидируется.^[4][5]

Linux

Linux несколько выбивается из описанной выше истории. С самого появления, procfs представляла в нём универсальный интерфейс получения информации от ядра, не только о процессах. В корне содержится огромное количество файлов (в основном, текстовых) и каталогов, предоставляющих самые разнообразные сведения о системе.

В то же время свою первоначальную функцию — управление процессами — procfs почти не выполняет. Интерфейс отправки команд отсутствует, файловая система лишь предоставляет подробную информацию о процессах (и кое-где позволяет изменить некоторые опции, например, /proc/<pid>/oom_adj). ^[6]

Структура

*BSD

Каждая директория верхнего уровня содержит следующие файлы:

• ctl — файл только для записи, поддерживающий множество операций, которые записываются в него в виде строк:
  • attach — останавливает целевой процесс и подготавливает вызывающий её процесс для выполнения отладки целевого.
  • detach — продолжает выполнение целевого процесса и снимает его из-под контроля процесса-отладчика (последний не обязан быть вызывающим процессом).
  • run — продолжает выполнение целевого процесса до поступления сигнала, достижения брейк-поинта или завершения целевого процесса.
  • step — выполняет одну команду целевой программы не генерируя иных сигналов.
  • wait — ожидает когда целевой процесс достигнет стабильного состояния, готового для отладки. Целевой процесс должен быть в этом состоянии до того как будут разрешены другие команды.
• dbregs — Отладочные регистры, соответствующие struct dbregs в <machine/reg.h>. dbregs сейчас применяется лишь в архитектуре i386.
• etype — тип выполняемого файла к которому идет обращение в file.
• file — Символьная ссылка на файл, из которого читался текст процесса. Это может использоваться для получения доступа к таблице идентификаторов процесса, или для запуска новой копии процесса. Если файл не найден, то целевое направление принимает значение `unknown'.
• fpregs — регистры с плавающей точкой, соответствующие struct fpregs в <machine/reg.h>. fpregs используется только на машинах с различными множествами универсальных регистров и регистров с плавающей точкой.
• map — карта виртуальной памяти процесса.
• mem — Полный образ виртуальной памяти процесса. Можно обратиться лишь к тому адресу, который существует в процессе. Чтение и запись в этот файл изменяют процесс. Запись в текстовый сегмент применяется лишь для этого процесса (изменения не повлияют на другие копии этого процесса).
• note — используется для отправки сигнала процессу. Не применяется.
• notepg — используется для отправки сигнала группе процессов. Не применяется.
• regs — позволяет доступ на чтение и запись к множеству регистров процесса данный файл содержит структуру бинарных данных struct regs описанную в <machine/reg.h>. regs доступен на запись только когда процесс остановлен.
• rlimit — файл, доступный только на чтение, содержащий текущий и максимальный размер. Каждая строка имеет формат rlimit current max, где −1 обозначает бесконечность.
• status — статус процесса. Файл доступен только для чтения и содержит единственную строку, состоящую из полей, разделенных пробелами:
  • имя команды
  • id процесса
  • id родительского процесса
  • id группы процесса
  • id сессии
  • major, minor управляемого терминала, или −1,-1 в ином случае
  • список флагов процесса: ctty если это управляемый терминал, sldr если процесс управляет сессией, noflags если ни один из вышеперечисленных флагов не установлен
  • время запуска процесса в секундах и микросекундах, разделенных запятой
  • время пользователя в секундах и микросекундах, разделенных запятой
  • системное время в секундах и микросекундах, разделенных запятой
  • время ожидания сообщения
  • мандат процесса, состоящий из id фактического пользователя и списка групп (первый элемент которого является id фактической группы), разделенных запятой
  • имя хоста, в пределах которого запущен процесс, или `-` если процесс запущен без ограничений

Поддержка операционными системами

• Solaris
• BSD
• GNU/Linux
• QNX
• IBM AIX

Ссылки

• «Изучаем возможности директории /proc» (рус.) — перевод на русский язык статьи про procfs.

Источники

1. ↑ ^{1 2 3 4} A brief history of /proc. Архивировано из первоисточника 2 марта 2012.
2. ↑ proc(4) manual page (UNIX, 8th edition). Архивировано из первоисточника 2 марта 2012.
3. ↑ proc(3) manual page (Plan 9). Архивировано из первоисточника 2 марта 2012.
4. ↑ What's cooking for FreeBSD 8?. Архивировано из первоисточника 2 марта 2012.
5. ↑ Why is procfs deprecated in favor of procstat? (freebsd-fs mailing list). Архивировано из первоисточника 2 марта 2012.
6. ↑ proc(5) manual page (Linux). Архивировано из первоисточника 2 марта 2012.