Linux Proc File System

Ji·2022년 3월 17일

Proc File System

운영체제의 각종 정보를 커널 모드가 아닌 유저 모드에서 쉽게 접근할 수 있도록 만들어 줌
프로세스 상황감시, CPU사용율, 인터럽트, 네트워크 패킷 전송량, 적재된 모듈, IDE-SCSI와 같은 장치정보, CPU정보 등의 데이터를 얻을 수 있음
시스템 정보를 일반 프로그래머가 쉽게 접근할 수 있는 매개체 역할
open, read, write 3개의 함수를 통해 필요한 데이터를 읽고 쓰는 작업이 가능함
파일 시스템 오버헤드를 줄여줌
데이터(Linux Format)의 양이 적고, 사용하는 정보가 대부분 정해져 있음.

Proc File System의 사용

(1) 커널 모델 프로그래밍 : 커널 모듈과 같은 커널과 밀접하게 관계 있는 프로그램에서 유용
(2) 임베디드 프로그래밍 : 파일시스템을 구동하지 못하는 임베디드 시스템은 Proc File System을 통해 관리자 환경 혹은 데이터 입출력 환경 구축 가능

각 자원 별 Proc File System의 특징

(1) CPU

Proc File System을 통해 프로세스의 총 CPU 사용량을 계산 가능

(2) Memory

커널 메모리상에 가상 파일 시스템 (Linux Format) 형태로 존재
Proc File System은 메모리에서 동작하고 커널이 직접 관리하여 속도가 빠름

(3) Disk

Proc File System은 커널에 의해 완전히 관리되며 다른 파일 시스템과 같이 디스크에 저장되지 않음
Linux Proc은 커널 메모리에서 유지하는 파일 시스템
하드디스크와 같은 별도의 장치를 필요로 하지 않음.

(4) Network

NFS(네트워크 파일 시스템)을 사용.

(5) NFS Mount

NFS(네트워크 파일 시스템)를 사용하면 원격 호스트가 네트워크를 통해 Proc File System을 마운트하고 로컬에 마운트 된 것처럼 시스템과 상호 작용할 수 있음.
Mount 명령어로 Proc File System이 자동으로 마운트 된 것을 확인할 수 있음.

리눅스 명령어를 이용한 시스템 모니터링

1. uname

시스템과 커널의 정보 확인
사용할 수 있는 옵션들 ex) uname -a 형식으로 사용
 [-a, --all] : 전체 내용 출력
 [-s, --kernel-name] : 커널 명 출력
 [-n, --nodename] : 네트워크 노드의 호스트 명 출력
 [-r, --kernel-release] : 커널 릴리즈 정보 출력
 [-v, -kernel-version] : 커널 버전 출력
 [-m, --machine] : 머신 하드웨어 이름 출력
 [-p, --processor] : 프로세서 종류 또는 'unknown' 출력
 [-i,- -hardware-platform ] : 하드웨어 플랫폼 또는 'unknown' 출력
 [-o, --operating-system ] : 운영체제 'unknown' 출력

2. ifconfig:

네트워크 기본 모니터링
시스템에 설정된 네트워크 인터페이스의 상태를 확인 및 변경
출력 키워드의 의미

 [eth0, eth1] : 유선 네트워크 인터페이스 (랜카드)
 [lo] : 루프 백 인터페이스로 자기자신과 통신하는데 사용하는 가상 장치.
 [HWaddr] : 네트워크 인터페이스의 하드웨어 주소(MAC Address)
 [inetaddr] : 네트워크 인터페이스에 할당된 IP 주소
 [Bcast] : 브로드캐스트 주소
 [Mask] : 넷마스크
 [MTU] : 네트워크 최대 전송 단위(Maxium Transfer Unit)
 [RX packets] : 받은 패킷 정보
 [TX packets] : 보낸 패킷 정보
 [collision] : 충돌된 패킷 수
 [Interrupt] : 네트워크 인터페이스가 사용하는 인터럽트 번호

3. top

운영체제 작업 내역 모니터링
윈도우의 작업관리자 기능
시스템 프로세스들의 CPU/Memory 점유율을 실시간으로 확인 가능
몇 개의 프로세스가 있는지, CPU의 자세한 사용률은 어떻게 되는지, Memory와 Swap은 얼마나 사용하고 있는지를 확인가능 함.

% Cpu(s)
-각 항목의 값이 높다면 그 항목에서 사용되고 있는 시간이 오래 걸린다고 판단 가능함.

 [us] : 사용자가 사용중인 사용률
 [sy] : 시스템이 사용중인 사용률 (sy 값이 높다면 시스템에 의해 사용되고 있는 시간이 오래 걸린다고 판단 가능)
 [ni] : 프로세스 우선순위를 기반으로 사용되는 사용률(사용자 공간에서 사용)
 [id] : 아무 일도 하지 않는 여유률
 [wa] : 입출력을 기다리는 프로세스 사용률
 [hi] : 하드웨어 인터럽트 사용률
 [si] : 소프트웨어 인터럽트 사용률
 [st] : 가상화 환경에서 손실률

PROCESS

 [PID] : 프로세스 ID
 [USER] : 프로세스를 실행시킨 사용자 ID
 [PR] : 프로세스의 우선순위
 [NI] : NICE 값, 마이너스를 가지는 값이 우선순위가 높음
 [VIRT] : 가상 메모리의 사용량(SWAP+RES)
 [RES] : 현재 페이지가 상주하고 있는 크기
 [SHR] : 가상 메모리 중 사용중인 메모리를 제외한 잔여 가상 메모리
 [S] : 프로세스의 상태
 [%CPU] : 프로세스가 사용하는 CPU의 사용률
 [%MEM] : 프로세스가 사용하는 메모리의 사용률
 [TIME+] : 프로세스가 CPU를 사용한 시간
 [COMMAND] : 실행된 명령어

프로세스 목록을 원하는 특정 기준에 따라 정렬 가능
 [SHIFT+M] : 메모리 사용률 정렬
 [SHIFT+N] : PID 기준 정렬
 [SHIFT+P] : CPU 사용률 정렬
 [SHIFT+T] : 실행시간 기준 정렬
 [SHIFT+R] : 정렬 기준변경 (오름차순인 경우 내림차순으로, 내림차순인 경우 오름차순으로 변경함)

4. free: 메모리 모니터링

 [MEM] : 실제 메모리
 [Swap] : 일종의 가상 메모리
 [Buffers] : 일부 프로세스에 의해 발생한 임시 메모리
 [Cached] : 기존에 실행된 프로그램들이 사용했던 메모리로 실행 중이거나 새로 시작될 프로그램들이 필요할 때 빠르게 재 사용할 수 있는 메모리 영역

5. vmstat: 시스템 정보 모니터링

시스템 작업, 하드웨어 및 시스템 정보를 확인 가능
메모리, 페이징, 블록장치의 I/O, CPU상태 확인 가능

procs
 [r] : CPU에서 대기중인 프로세스의 수를 의미.
 [b] : 인터럽트가 불가능한 sleep 상태에 있는 프로세스의 수 (I/O 처리를 하는 동안 블록 처리된 프로세스)

Swap(KB/s)
 [si(swap in)] : 디스크 swap 공간에 있는 데이터를 메모리로 호출하는 양
 [so(swap out)] : 메모리에서 디스크로 보내는 데이터의 양

6. Iostat

CPU, 디스크 입출력 상태 모니터링
평균 CPU부하, 디스크 I/O의 세부적인 내용 확인 가능

Device
 [tps] : 디바이스에 초당 전송 요청 건수
 [kB_read/s] : 디바이스에서 초당 읽은 데이터 블록 단위
 [kB_wrtn/s] : 디바이스에서 초당 쓴 데이터 블록 단위
 [kB_read] : 디바이스에서 지정한 간격 동안 읽은 블록 수
 [kB_wrtn] : 디바이스에서 지정한 간격 동안 쓴 전체 블록 수

7. Netstat

네트워크 상태 모니터링
시스템에 연결된 네트워크 상태, 라우팅 테이블, 인터페이스 상태 확인 가능
2개의 영역으로 나누어져 출력
 Active Internet connections : TCP, UDP, raw로 연결된 목록 확인
 Active UNIX domain sockets : 도메인 소켓으로 연결된 목록 확인