linux系统(2)——内存和IO网络
linux操作系统大致可分为进程管理、进程协调、内存管理、文件系统、网络管理等五大部分。本文讲述内存管理、文件系统、IO/网络管理。
linux操作系统大致可分为进程管理、进程协调、内存管理、文件系统、网络管理等五大部分。本文讲述内存管理、文件系统、IO/网络管理。
内存管理
linux 内部管理的核心就是把虚拟内存映射到物理内存。
虚拟内存
为什么需要虚拟内存？
- 虚拟内存下，用户程序无法感知真实的物理内存地址，避免用户程序直接操纵物理内存带来的风险
- 虚拟内存下，所有用户程序的虚拟地址是一致的，32位系统是2^32=4GB，64位系统是2^64。操作系统给进程一致的抽象，而内部实现上，可能是物理内存，也可能是磁盘swap空间的换页。
有虚拟内存和物理内存，就需要管理两种内存的映射（layout管理）。
虚拟内存映射
虚拟内存，内存由固定大小（4K）的页page组成。物理内存，内存由4K固定大小的页框Frame组.
虚拟内存地址由两部分组成： 页号（Page Number），定位页表中的条目。 页内偏移量（Offset），定位页框内的具体位置。
虚拟内存映射过程
- 根据虚拟地址中的页号，查找页表中的对应条目，找到物理页框。
- 根据页内偏移量，确定具体物理地址。
页表，每个进程维护一个页表，记录虚拟内存page到物理地址frame的映射。执行虚拟内存到物理内存地址映射的是MMU单元，MMU是一个硬件，传入进程和虚拟地址，它首选使用TLB缓存，缓存不命中则去内存查找进程页表记录的物理地址。
操作系统中的页表一般是多级页表（四级），多级页表避可以避免单表过大，按需分配子页表，当进程申请内存时才创建页表，降低内存消耗。
虚拟内存管理
上面说到，内存会对虚拟和物理内存空间划分为固定大小的连续内存块，称为页（Page），也就是内存分页。在Linux下，每一页的大小通常为4KB。虚拟地址与物理地址之间通过页表进行映射。
除了分页，虚拟内存还会将进程地址空间的用户区域分段，地址从高到低分别是栈、内存内核空间映射区域、堆、已初始化数据段 (.data)、未初始化数据段 (.bss) 、代码段 (.text)。初始化数据段包括已初始化的全局变量和静态变量，未初始化数据段则包括未初始化的全局变量 和 静态变量，在程序运行时会被自动初始化为 0。.bss 段在可执行文件中不占用实际空间。
+-----------------------------+ 高地址
| 栈 (Stack) | 动态分配，向下增长
+-----------------------------+
| 内核映射区域 | 受保护的内核空间
+-----------------------------+
| 堆 (Heap) | 动态分配，向上增长
+-----------------------------+
| 已初始化数据段 (.data) |
+-----------------------------+
| 未初始化数据段 (.bss) |
+-----------------------------+
| 代码段 (.text) | 固定大小，只读
+-----------------------------+ 低地址linux使用伙伴系统算法(Buddy system)管理物理内存的页框frame。把空闲页框分组为11个块链表，每个块链表分别包含大小为1，2，4，8，16，32，64，128，256，512和1024个连续页框的页框块。Buddy system算法物理内存分配的最小单位是页框，由于任何整数可以由若干2^n的和组成，在内存足够的情况下，任意数量的页框Buddy算法都可配置。
slab分配器负责管理少于一个页框的小内存，分配内存以Byte为单位。每个SLAB 包含若干个同类型的对象，这些对象通常大小相同。内核为常用的内核对象（如任务结构、网络缓冲区）建立的 Cache，Cache 负责管理slab对象的分配、初始化、释放等操作。
slab分配器的对象是内核结构体，用户程序、文件的内存分配直接使用buddy算法分配4K对齐的内存。而ptmalloc, tcmalloc等内存分配器是在buddy算法已经分配的物理页的页内部进一步分配。
文件系统
文件系统可以认为是linux系统的用户界面。启动linux系统后，呈现在用户眼前的是文件系统，用户编写时程序、运行指令是在文件系统。用户感知不到进程、内存的存在，只能感知到目录、文件的存在。
文件系统外层
文件系统的外层提供文件属主、权限功能。文件属主提供了多用户访问操作系统的能力，每个文件提供属主owner，用户组group，其他组other的权限隔离和读r、写w、可执行x 三种权限。linux的用户信息记录在/etc/passwd文件，用户组信息记录在/etc/group文件。
文件由数据和元数据组成，文件的元数据包括文件类型、文件权限、文件所有权，文件时间戳atime, ctime, mtime，文件大小，硬链接数，inode号，块大小和块数量
# 文件类型
-：普通文件
d：目录
l：符号链接
b：块设备
c：字符设备
p：命名管道
s：套接字
# 文件权限，三组三位表示（rwxrwxrwx）
# 文件所有权，包括文件所有者的用户 ID，文件所属组的组 ID。文件fd
文件fd是进程内部标识文件的方法，文件inode则是文件系统内部标识文件。因此应当管理映射（进程id，fd）->（文件系统id，文件inode）。
进程会使用file对象维护进程已经打开的文件, file对象会记录当前文件偏移量、文件的访问模式（如只读、只写）、指向inode的指针。
struct file {
union {
struct llist_node fu_llist;
struct rcu_head fu_rcuhead;
} f_u;
struct path f_path;
struct inode *f_inode; /* cached value */
const struct file_operations *f_op;
/*
* Protects f_ep_links, f_flags.
* Must not be taken from IRQ context.
*/
spinlock_t f_lock;
atomic_long_t f_count;
unsigned int f_flags;
fmode_t f_mode;
struct mutex f_pos_lock;
loff_t f_pos;
struct fown_struct f_owner;
const struct cred *f_cred;
struct file_ra_state f_ra;
u64 f_version;
struct address_space *f_mapping;
} __attribute__((aligned(4))); /* lest something weird decides that 2 is OK */
struct file_operations {
struct module *owner;
loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*read_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
ssize_t (*write_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
int (*iterate) (struct file *, struct dir_context *);
int (*iterate_shared) (struct file *, struct dir_context *);
unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
int (*open) (struct inode *, struct file *);
int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
int (*release) (struct inode *, struct file *);
int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);
int (*fasync) (int, struct file *, int);
int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
int (*check_flags)(int);
int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **, void **);
long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,
loff_t len);
};文件inode
inode 需要管理文件使用page cache的页框，这是物理内存。inode使用address_space这个结构管理page cache的页框。adress_space采用基数树管理inode的页，为什么不使用链表？链表查找慢O(n)；为什么不使用数组?数据查找虽然快，但删除（即淘汰一个page）慢。
address_space负责从page cache申请空闲内存页，跟踪文件脏页的flush。address_space前台（例如找page，读page）由用户进程执行，后台操作（例如刷page，缺页中断）由kworker线程执行。
struct inode {
umode_t i_mode;
unsigned short i_opflags;
kuid_t i_uid;
kgid_t i_gid;
unsigned int i_flags;
const struct inode_operations *i_op;
struct super_block *i_sb;
struct address_space *i_mapping;
/* Stat data, not accessed from path walking */
unsigned long i_ino;
/*
* Filesystems may only read i_nlink directly. They shall use the
* following functions for modification:
*
* (set|clear|inc|drop)_nlink
* inode_(inc|dec)_link_count
*/
union {
const unsigned int i_nlink;
unsigned int __i_nlink;
};
dev_t i_rdev;
loff_t i_size;
struct timespec i_atime;
struct timespec i_mtime;
struct timespec i_ctime;
spinlock_t i_lock; /* i_blocks, i_bytes, maybe i_size */
unsigned short i_bytes;
unsigned int i_blkbits;
blkcnt_t i_blocks;
/* Misc */
unsigned long i_state;
struct rw_semaphore i_rwsem;
unsigned long dirtied_when; /* jiffies of first dirtying */
unsigned long dirtied_time_when;
struct hlist_node i_hash;
struct list_head i_io_list; /* backing dev IO list */
struct list_head i_lru; /* inode LRU list */
struct list_head i_sb_list;
struct list_head i_wb_list; /* backing dev writeback list */
union {
struct hlist_head i_dentry;
struct rcu_head i_rcu;
};
u64 i_version;
atomic_t i_count;
atomic_t i_dio_count;
atomic_t i_writecount;
const struct file_operations *i_fop; /* former ->i_op->default_file_ops */
struct file_lock_context *i_flctx;
struct address_space i_data;
struct list_head i_devices;
union {
struct pipe_inode_info *i_pipe;
struct block_device *i_bdev;
struct cdev *i_cdev;
char *i_link;
unsigned i_dir_seq;
};
__u32 i_generation;
void *i_private; /* fs or device private pointer */
};inode_operations，这些实际是文件系统操作函数接口，也就是“虚拟文件系统”。实现了这些函数的，是真实文件系统。
struct inode_operations {
struct dentry * (*lookup) (struct inode *,struct dentry *, unsigned int);
const char * (*get_link) (struct dentry *, struct inode *, struct delayed_call *);
int (*permission) (struct inode *, int);
struct posix_acl * (*get_acl)(struct inode *, int);
int (*readlink) (struct dentry *, char __user *,int);
int (*create) (struct inode *,struct dentry *, umode_t, bool);
int (*link) (struct dentry *,struct inode *,struct dentry *);
int (*unlink) (struct inode *,struct dentry *);
int (*symlink) (struct inode *,struct dentry *,const char *);
int (*mkdir) (struct inode *,struct dentry *,umode_t);
int (*rmdir) (struct inode *,struct dentry *);
int (*mknod) (struct inode *,struct dentry *,umode_t,dev_t);
int (*rename) (struct inode *, struct dentry *,
struct inode *, struct dentry *, unsigned int);
int (*setattr) (struct dentry *, struct iattr *);
int (*getattr) (struct vfsmount *mnt, struct dentry *, struct kstat *);
ssize_t (*listxattr) (struct dentry *, char *, size_t);
int (*fiemap)(struct inode *, struct fiemap_extent_info *, u64 start,
u64 len);
int (*update_time)(struct inode *, struct timespec *, int);
int (*atomic_open)(struct inode *, struct dentry *,
struct file *, unsigned open_flag,
umode_t create_mode, int *opened);
int (*tmpfile) (struct inode *, struct dentry *, umode_t);
int (*set_acl)(struct inode *, struct posix_acl *, int);
} ____cacheline_aligned;文件write接口
多进程读文件不用考虑竞争，因为没有修改文件。但写文件需要考虑多线程/并发的竞争问题。
进程会记录操作文件的pos，读写文件从pos位置开始读写指定字节。pos 使用lseek系统调用设置。如果在指定位置写数据，需要先lseek到位置，再调用write调用写数据。write调用执行完pos位置会自动修改为旧pos+length。
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence); // whence可以选择SEEK_SET，SEEK_CUR，SEEK_END。offset是相对whence的位置
ssize_t write(int fd, const void buf[.count], size_t count);lseek+write调用不是原子的，多进程/线程写相同文件情况下，会导致数据错乱。linux提供pread/pwrite调用支持传入offset 来随机读写文件，其内部是lseek+read/write，但保证原子性。
ssize_t pread(int fd, void buf[.count], size_t count, off_t offset);
ssize_t pwrite(int fd, const void buf[.count], size_t count, off_t offset);多线程读写文件的原子性很重要，原子性有两层意思————不能数据错乱、也不能数据丢失。例如，多进程/线程各自打开文件，向fd各自发出写请求A和B。原子性要求1. 不要求写入顺序，但要么A写完再写B、要么B写完再写A，不能存在A写了一半、然后B写、最后A写另一半这种场景，也就是说，不能数据错乱；2. 不能数据丢失，也就是说要么AB、要么BA，不能写完只有A或只有B。
除了pwrite, linux的append写也保证写入的原子性。append 标识在open时设置。因此，append写除了能利用磁盘顺序写提高性能，也容易实现并发原子性，相比随机写，是理想的底层存储写入策略。
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);flag可以选择
- O_APPEND，The modification of the file offset and the write operation are performed as a single atomic step.
- O_ASYNC，Enable signal-driven I/O: generate a signal SIGIO bydefault
- O_CLOEXEC，Enable the close-on-exec flag for the new file descriptor. 利用execve()执行子进程函数时，父进程的fd会关闭，防止传给新函数，避免资源逃逸导致泄露
- O_CREAT，If pathname does not exist, create it as a regular file.
- O_DIRECTORY，If pathname is not a directory, cause the open to fail.
- O_NOFOLLOW，If the trailing component (i.e., basename) of pathname is a symbolic link, then the open fails, with the error ELOOP.
- O_NONBLOCK，When possible, the file is opened in nonblocking mode.
- O_PATH，Obtain a file descriptor that can be used for two purposes: to indicate a location in the filesystem tree and to perform operations that act purely at the file descriptor level
- O_TRUNC，If the file already exists and is a regular file and the access mode allows writing (i.e., is O_RDWR or O_WRONLY) it will be truncated to length 0.
- O_SYNC，O_DSYNC。Write operations on the file will complete according to the requirements of synchronized I/O file integrity completion. 即分别保证元数据+数据、数据的完整性（落盘）
- O_DIRECT，Try to minimize cache effects of the I/O to and from this file. 即相较于O_SYNC, O_DIRECT是try best，不保证一定落盘（try best是兼顾性能和一致性的手段）
- O_RDONLY，O_WRONLY，O_RDWR 打开方式
mode_t 对新建文件有效，表示文件权限。
文件page的管理
文件inode 通过address_space结构管理当前文件的page。页缓存基数树（page_tree）可以通过当前文件的offset来快速查找对应的页。
struct address_space {
struct inode *host; // 关联的inode
struct radix_tree_root page_tree; // 页缓存基数树（或XArray）
spinlock_t tree_lock; // 保护基数树的锁
unsigned long nrpages; // 缓存的页总数
const struct address_space_operations *a_ops; // 操作函数表
// ...其他成员（如脏页链表、回写控制等）
};
struct address_space_operations {
// 从磁盘读取一页到内存
int (*readpage)(struct file *, struct page *);
// 将内存中的脏页写回磁盘
int (*writepage)(struct page *, struct writeback_control *);
// 同步文件的脏页（如调用fsync）
int (*sync_page)(struct address_space *, struct writeback_control *);
// 直接I/O操作（绕过页缓存）
ssize_t (*direct_IO)(struct kiocb *, struct iov_iter *iter);
// 处理内存映射的页错误（mmap缺页中断）
vm_fault_t (*fault)(struct vm_fault *);
// ...其他函数（如设置/释放页、预读等）
};address_space只是用来定位页，文件系统的页由page cache管理。
page_cache
page_cache使用若干队列来管理页，活跃队列（Active List）、不活跃队列（Inactive List）、脏页队列（Dirty Pages）、Clean Pages、写回队列（Writeback Pages）。如果需要申请一个页来写数据，会尝试从Clean page中获取。
page_cache对page设置活跃页（Active Pages）、不活跃页（Inactive Pages）、脏页（Dirty Pages）、干净页（Clean Pages）四种状态。四种状态可以相互转换。内存地址可以通过MMU地址转换得到（页号，偏移量）地址，page cache会维护一个mapping表用来通过页号快速查找页。因此page cache也可以抽象成一个LRU cache。
page_cache采用write_back策略，原因是单机缓存，不用考虑多客户端访问的客户端缓存不一致问题。
- page_cache处理和address_space的联系，如利用buddy算法申请一个空闲的内存页作为新的页缓存，page添加到 address_space 结构的 page_tree 中。
- page_cache作为lru，实现缓存淘汰。lru_cache_add 函数把页缓存添加到 LRU 队列中。LRU 队列用于当系统内存不足时，对页缓存进行清理时使用。
缺页中断由CPU触发，是一种硬中断。
- 当 CPU 尝试访问某个虚拟地址时，检测到虚拟地址无效，无法通过页表找到对应的物理页面。触发缺页中断。当前进程进入等待队列阻塞
- 缺页中断处理函数尝试定位页来源，尝试从硬盘swap空间读page
- 当address_space发现要读的文件offset, length不在page cache中，不需要触发中断，直接调用处理函数从swap空间读page
- page 读完后，唤醒阻塞的进程继续执行。
操作系统的中断由硬中断和软中断组成，硬中断负责立即响应的简单操作，例如缺页中断触发进程等待，内核线程执行缺页中断程序。而从磁盘读取数据操作则由后续的软中断负责，因此如果CPU处理数据读取慢，top会显示CPU软中断占用高。
网络管理
内核网络协议栈
传输层，确保数据可靠传输（TCP）或快速传输（UDP）。
- TCP Transmission Control Protocol面向连接、可靠传输，提供流量控制、拥塞控制、重传机制。
- UDP User Datagram Protocol面向无连接、低延迟。
网络层，负责数据包的寻址和路由，从源主机传输到目标主机。网络层数据包是网络间数据传输的基本单位。
- IP协议Internet Protocol，IPv4：经典的网络协议，基于 32 位地址。IPv6：下一代协议，基于 128 位地址，支持更大的地址空间。
- TCMP协议Internet Control Message Protocol，用于网络诊断（如 ping）
链路层，负责数据帧的封装与传输，连接网络接口（网卡），网卡使用MAC地址
- Ethernet：以太网协议。
- PPP（Point-to-Point Protocol）：点对点协议。
- 802.11：无线局域网协议（Wi-Fi）
网络包
TCP网络包需要考虑飞着的请求，例如连接关闭时数据包可能还在网络中没有收到，所以连接主动关闭方需要TimeWait等待2MSL（Maximum Segment Lifetime，最大报文生存时间），等待对方数据包接收完毕，防止当前链接中飞着的数据包干扰下次链接。MSL 通常为30秒，因此TIME_WAIT状态持续2 × MSL，即60秒。
IP协议头中有一个TTL字段（time to live），TTL由源主机设置初始值，表示ip数据包可以经过的最大路由数，每经过一个路由器此值就减1，值为0则数据包将被丢弃
IPv4 包的最大总大小为 65,535 字节（由 16 位总长度字段决定）。
- 最小大小：20 字节（没有数据）
- 最大大小：65,535 字节（包括头部和数据）
内存文件系统
linux的文件系统抽象，已经是一种标准接口。核心的操作是4个，create, remove, read, write
- linux的块设备和流设备 通过实现read, write接口，让用户程序读写设备的数据
- linux的运行态监控数据，如进程、内存等统计数据，以树组织结构，提供read, write接口访问运行数据、和接受数据更新
- 分布式锁也以文件树的形式组织，提供create, remove接口申请和释放分布式锁
内存文件系统
- tmpfs
tmpfs（temporary filesystem）是Linux特有的文件系统，标准挂载点是/dev/shm，默认大小是实际内存的一半
tmpfs对于文件缓存和临时数据来说，是一种较理想的做法。
/proc文件系统
以文件系统的形式组织和显示内核和进程的状态
/proc 是linux内核的信息中心，其他监控工具，如top, iostat, sar 的信息基本来自/proc
显示cpu和mem信息
/proc/cpuinfo
/proc/meminfo
/proc/[PID]/ 进程详细信息（如 status、cmdline、fd）
内核版本和编译信息
root@ubuntu2204:~# cat /proc/version
Linux version 5.15.0-136-generic (buildd@lcy02-amd64-034) (gcc (Ubuntu 11.4.0-1ubuntu1~22.04) 11.4.0, GNU ld (GNU Binutils for Ubuntu) 2.38) #147-Ubuntu SMP Sat Mar 15 15:53:30 UTC 2025网络流量信息 /proc/net/dev
root@ubuntu2204:~# cat /proc/net/dev
Inter-| Receive | Transmit
face |bytes packets errs drop fifo frame compressed multicast|bytes packets errs drop fifo colls carrier compressed
lo: 7759911598 1360449 0 0 0 0 0 0 7759911598 1360449 0 0 0 0 0 0
ens33: 417062256 3321954 0 0 0 0 0 0 7652714047 5639881 0 0 0 0 0 0/proc/sys/ 目录，记录和修改内核参数配置，重要
root@ubuntu2204:~# ls /proc/sys
abi debug dev fs kernel net user vm/proc/loadavg 系统负载（1/5/15分钟平均负载，运行队列进程数）
root@ubuntu2204:~# cat /proc/loadavg
1.57 1.76 0.99 1/838 26242/proc/stat cpu相关全局统计信息
root@ubuntu2204:~# cat /proc/stat
cpu 399417 4928 339405 84450316 7139 0 30675 0 0 0
cpu0 21195 2 26481 5268694 336 0 2800 0 0 0
cpu1 42402 74 31192 5240571 427 0 2972 0 0 0
cpu2 33478 15 27717 5257818 604 0 2324 0 0 0
cpu3 30995 406 23975 5226927 613 0 2168 0 0 0
cpu4 27296 404 20764 5284437 383 0 1675 0 0 0
cpu5 26414 890 21324 5267819 645 0 2164 0 0 0
cpu6 19211 24 31810 5251556 437 0 1526 0 0 0
cpu7 25022 1109 19356 5287793 316 0 1593 0 0 0
cpu8 23924 219 18628 5293679 500 0 1420 0 0 0
cpu9 21991 214 17550 5291998 484 0 1370 0 0 0
cpu10 22884 99 15854 5300435 359 0 1347 0 0 0
cpu11 18719 382 18216 5276030 425 0 4018 0 0 0
cpu12 20634 200 16434 5303424 502 0 1283 0 0 0
cpu13 22901 125 16799 5297069 354 0 1407 0 0 0
cpu14 20533 50 16129 5303203 375 0 1300 0 0 0
cpu15 21812 708 17170 5298855 370 0 1302 0 0 0
intr 42988264 23 45 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 216 0 0 0 256678 109314 1337306 1358118 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 26747 7701 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 /proc/sys/net 参数配置
网络参数 /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 启用 IP 数据包转发（用于路由器或 VPN 服务器） 1启用
/proc/sys/net/core/somaxconn TCP 连接队列的最大长度 默认4096
/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog SYN 队列长度（防御 SYN Flood 攻击） 默认512
/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse 允许复用 TIME-WAIT 状态的端口（降低端口耗尽风险）建议开启（配置1
/proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout TIME-WAIT 状态超时时间（秒） 默认60
/proc/sys/net/core/rmem_max / wmem_max 接收/发送缓冲区最大大小（字节） 默认16M
/proc/sys/vm
/proc/sys/vm/swappiness 控制内核使用交换分区（Swap）的倾向（0=禁用，100=积极使用） 默认60
/proc/sys/vm/overcommit_memory 内存分配策略（0=启发式，1=总是允许，2=禁止超限） 默认0
/proc/sys/vm/dirty_ratio 内存中脏页占比阈值（触发同步写入磁盘） 默认20
/proc/sys/vm/dirty_background_ratio 后台刷脏页的阈值（异步写入） 默认10
/proc/sys/fs
/proc/sys/fs/file-max 系统最大可用fd数量 默认655360（高并发场景），linux 5.15 是9223372036854775807
/proc//
/proc/
/status 进程状态root@ubuntu2204:~# cat /proc/1/status
Name: systemd
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CapAmb: 0000000000000000/proc/
/stat 进程资源统计root@ubuntu2204:~# cat /proc/1/stat
1 (systemd) S 0 1 1 0 -1 4194560 21072 10673320 170 5762 93 710 123609 96361 20 0 1 0 139 170606592 3002 18446744073709551615 94801583210496 94801584125325 140737195847840 0 0 0 671173123 4096 1260 1 0 0 17 6 0 0 0 0 0 94801584520848 94801584840988 94802160250880 140737195851553 140737195851564 140737195851564 140737195851757 0/proc/
/exe 链接到进程的可执行文件地址root@ubuntu2204:~# ll /proc/1/exe
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr 18 15:40 /proc/1/exe -> /usr/lib/systemd/systemd*/proc/
/limit 进程资源限制/proc/
/environ 进程使用的环境变量root@ubuntu2204:~# cat /proc/1/environ
HOME=/init=/sbin/initNETWORK_SKIP_ENSLAVED=TERM=linuxBOOT_IMAGE=/vmlinuz-5.15.0-136-genericdrop_caps=PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/binPWD=/roo/proc/
/cwd 链接到进程的工作目录root@ubuntu2204:~# ll /proc/1/cwd
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr 18 15:41 /proc/1/cwd -> ///proc/
/cgroup 进程的cgroup配置/proc//fd
进程打开的fd 可以用来衡量进程处理的网络链接（在read/write中，网络链接抽象成一个fd）
root@ubuntu2204:~# ll /proc/1/fd
total 0
dr-x------ 2 root root 0 Apr 18 15:40 ./
dr-xr-xr-x 9 root root 0 Apr 18 15:40 ../
lrwx------ 1 root root 64 Apr 18 15:40 0 -> /dev/null
lrwx------ 1 root root 64 Apr 18 15:40 1 -> /dev/null
lr-x------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 10 -> /proc/1/mountinfo
lrwx------ 1 root root 64 Apr 19 00:55 100 -> 'socket:[68961]'
lrwx------ 1 root root 64 Apr 20 01:46 102 -> 'socket:[164205]'
lr-x------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 11 -> anon_inode:inotify
lrwx------ 1 root root 64 Apr 18 15:40 12 -> 'socket:[59674]'
lr-x------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 13 -> anon_inode:inotify
lr-x------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 14 -> /proc/swaps
lrwx------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 15 -> 'socket:[30476]'
lrwx------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 16 -> 'socket:[30477]'
lrwx------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 17 -> 'socket:[30478]'
lrwx------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 18 -> 'socket:[30479]'
lrwx------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 19 -> 'socket:[30480]'
lrwx------ 1 root root 64 Apr 18 15:40 2 -> /dev/null
lrwx------ 1 root root 64 Apr 18 15:40 20 -> 'socket:[30482]'
lrwx------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 21 -> 'socket:[30483]'
lrwx------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 25 -> 'socket:[28946]'
lr-x------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 26 -> anon_inode:inotify
lr-x------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 27 -> /dev/autofs
lr-x------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 28 -> 'pipe:[30488]'
lrwx------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 29 -> 'anon_inode:[timerfd]'
l-wx------ 1 root root 64 Apr 18 15:40 3 -> /dev/kmsg
lrwx------ 1 root root 64 Apr 18 15:40 30 -> /run/dmeventd-server|
lrwx------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 31 -> /run/dmeventd-client|
lrwx------ 1 root root 64 Apr 20 03:17 32 -> 'socket:[30491]'
lrwx------ 1 root root 64 Apr 18 15:40 33 -> 'socket:[30493]'sysfs 内存文件系统
挂载到/sys/fs
/sys/fs/cgroup/，管理cgroup，用于限制和监控进程的 CPU、内存、I/O 等资源。
/sys/fs/fuse/，管理 FUSE（用户态文件系统）的连接和参数。
/sys/fs/ext4/，管理ext4 文件系统的全局配置。
/sys/fs/overlayfs，OverlayFS（联合文件系统）的配置