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=======================================================/proc作为Linux的一个虚拟文件系统，常常用来输出内核中的数据，或与用户层进行交互。但是，不知道各位同学是否曾过这样的一个问题？
在应用层编程时，当一个文件，既有读取者，又有写入者的时候，必须使用文件锁等手段来保证数据的完整性和一致性，避免读取到一半的数据，或者不一致的数据。
那么对于/proc文件，是否存在着这个问题呢？比如，/proc/stat输出的是cpu当前使用情况。作为实时数据，当用cat显示/proc/stat文件时，如果内核正在写入这个文件，如何保证应用层拿到的是准确的数据呢？
想到这个问题，是不是有点可怕？貌似我们在使用/proc文件的时候，从未想过这样的问题。那么是否是因为应用层不需要可以容忍这样的错误，可以容忍这样的不准确的数据呢？还是在内核层有锁来保证读取和写入的原子性呢？如果是前者，或许有的应用不在乎准确的数据，但绝不会所有的应用不需要准确的数据。如果是后者，虽然/proc作为一个特殊的文件系统，但是若是让内核来保证/proc读取和写入的原子性，这无疑是linux对于文件系统处理的一种特例。这不会是一个良好的设计。
让我们多想一步。文件之所以会出现数据不一致的原因，在于读写同时进行。对于/proc文件，我们很自然的想到，内核会定期把最新内核数据写入到proc文件中，如这时恰逢用户读取该文件，则面临数据不一致的问题。这样的想法，完全是建立在应用编程的思路上。当用户读取文件时，通过系统调用，陷入内核态，然后获得文件数据，将其复制到用户地址空间中。注意其中的关键一步，“陷入内核态”。内核作为/proc文件的创建者和维护者，所有用户的读取和写入操作又都会经过内核。这样的话，proc文件完全可以是一个虚假的“文件”。这个文件中实际上没有任何的数据，也不占用任何的空间。用户所有对该文件的操作，完全由内核一手包办。对于用户来说，由于对于内核的充分信任，也就认为了是真正读取和写入了proc文件。
验证一下这个思路：
- [root@fgao-vm-fc13 fgao]# ls -l /proc/stat
- -r--r--r-- 1 root root 0 Jan 2 22:55 /proc/stat
- [root@fgao-vm-fc13 fgao]# file /proc/stat
- /proc/stat: empty
内核并不真正产生一个proc文件。这样的话，当用户访问这个文件时，内核直接将需要的内部数据复制到指定的用户空间，好像用户读取成功了。这样既保证了，用户读取数据的实时性，又提高了效率——定期写文件，即使是在内存中操作，不涉及真正的I/O，也需要有定时器。
但是即使是内核数据，也有一致性的问题。这就需要看看proc是如何实现的。（这方面的文章很多，我就简单说明了。有兴趣的同学，可以自行搜索）。
用户读取proc文件，内核有两种支持方式：1. 调用struct proc_dir_entry->read_proc；2. seq_file的方式。
先说第一种，read_proc的原型为：
- typedef int (read_proc_t)(char *page, char **start, off_t off,
- int count, int *eof, void *data);
这种实现方式，内核会将内部数据复制到page指向的缓冲区中。正如其名，page的缓冲区大小最多只有一个page，所以当内部数据大小大于一个page时，就需要第二个参数start和off来帮助了。通过偏移off，进行多次调用。内部数据输出完毕时，必须将eof设置为1，表示所有数据都已经输出。这种实现，对于内部数据小于一个page的情况，比较适合。由于可以一次输出，只需要对于内部数据有一个锁来保护，就可以保证数据的一致性。当大于一个page时，就相当麻烦了。
第二种方式，seq_file的方式呢。seq_file提供了一个简单的框架。只需要proc的维护者，实现seq_operations中的start，next，stop和show，就可以完成proc文件的输出。其中show函数为proc的实际输出函数，调用一次next，就会有一个show的输出。为保证数据的原子性，内核一般都是在next函数中保证一个独立数据的原子性输出，比如输出一个链表中的一个节点数据，一个hash桶中的数据，等等。
综上所述，/proc文件若采用第一种方式，一般可以提供整个儿文件的数据一致性；如果采用第二种方式，则可以保证文件中每个独立数据的一致性。当然，这都要建立在内核代码部分实现正确的前提下。不排除某些内核代码，在输出proc数据的实现上，采用非常规的方式，导致数据有可能不一致。毕竟linux内核并不提供这一保证，而是将其交给proc的创建者。