Linux sysfs 文件系统

名字由来：Sys = System

sysfs 的名称来自 System Filesystem（系统文件系统）。它的职责是将内核的硬件设备模型（kobject）以目录和文件的形式暴露给用户态。

procfs 是”进程面板”，sysfs 是**“硬件拓扑地图”**——你打开 /sys，就能看到系统里所有硬件设备以及它们之间的连接关系。

历史背景：为什么要发明 sysfs？

早期 Linux 把所有信息塞进 procfs，包括硬件信息（如 /proc/pci、/proc/bus/）。但这导致两个问题：

1. 职责混乱：proc 本应是进程信息，却混杂了大量硬件数据
2. 结构混乱：硬件之间存在树形关系（PCI 总线 → 设备 → 驱动），但 proc 是扁平文件

Linux 2.6（2003 年）引入 sysfs，把硬件信息从 proc 中剥离，用目录树清晰表达硬件拓扑。

记忆技巧：proc = 进程（软件视角），sys = 系统硬件（硬件视角）。一个管进程，一个管设备。

核心结构

sysfs 的目录结构反映了内核对硬件的组织方式：

/sys/
├── block/        # 块设备（磁盘、分区）
│   ├── sda/
│   │   ├── sda1/
│   │   └── sda2/
│   └── sdb/
├── bus/          # 总线类型
│   ├── pci/
│   ├── usb/
│   └── i2c/
├── class/        # 设备分类
│   ├── net/      # 网络设备
│   ├── input/    # 输入设备
│   ├── sound/    # 音频设备
│   └── tty/      # 终端设备
├── devices/      # 所有设备的真实树形结构
└── kernel/       # 内核参数

这三个分类目录从不同视角看同一套硬件：

         硬盘 /dev/sda
         ┌─────────┐
         │         │
    /sys/block/sda    /sys/bus/pci/devices/...    /sys/class/block/sda
   （按设备类型）      （按总线连接关系）           （按功能分类）

经典例子

1. 查看网络设备

# 列出所有网络设备
ls /sys/class/net/
# 输出: enp3s0  lo  wlp2s0
 
# 查看网卡详细信息
cat /sys/class/net/enp3s0/speed     # 连接速度（Mbps）
# 输出: 1000
 
cat /sys/class/net/enp3s0/duplex    # 全双工/半双工
# 输出: full
 
cat /sys/class/net/enp3s0/address   # MAC 地址
# 输出: 00:1a:2b:3c:4d:5e
 
cat /sys/class/net/enp3s0/operstate # 运行状态
# 输出: up

2. 查看 CPU 详细信息

# 每个 CPU 核心一个目录
ls /sys/devices/system/cpu/
# cpu0  cpu1  cpu2  cpu3  ...
 
# 查看 CPU0 的缓存信息
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index0/size  # L1 缓存
# 输出: 32K
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index1/size  # L1 指令缓存
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index2/size  # L2 缓存
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index3/size  # L3 缓存（多核共享）
# 输出: 8192K
 
# 查看 CPU 频率
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_cur_freq

3. 查看块设备

# 查看硬盘参数
cat /sys/block/sda/size                     # 总扇区数
cat /sys/block/sda/queue/rotational         # 是否机械盘（1=HDD, 0=SSD）
cat /sys/block/sda/queue/scheduler          # I/O 调度器
# 输出: [mq-deadline] kyber  bfq
 
# 查看分区
ls /sys/block/sda/
# sda1  sda2  sda5  ...

4. 查看驱动与总线关系

# 查看 PCI 总线上的设备
ls /sys/bus/pci/devices/
# 0000:00:00.0  0000:00:02.0  0000:00:14.0 ...
 
# 查看某个 PCI 设备
cat /sys/bus/pci/devices/0000:00:02.0/vendor     # 厂商 ID
cat /sys/bus/pci/devices/0000:00:02.0/device     # 设备 ID
cat /sys/bus/pci/devices/0000:00:02.0/driver     # 绑定的驱动
 
# 查看 USB 设备
ls /sys/bus/usb/devices/

5. 实战：查看 GPU 信息

# 查看显卡（通常在 PCI 设备中）
ls /sys/class/drm/
# card0  card0-HDMI-A-1  card0-eDP-1  ...
 
cat /sys/class/drm/card0/device/vendor
cat /sys/class/drm/card0/device/device

关键特性：属性文件（Attribute）

sysfs 中的大部分文件是属性文件（attribute），每次读取内核实时生成值：

# sysfs 中的属性文件通常只返回一行数据
cat /sys/class/net/lo/mtu
# 输出: 65536
 
# 有些属性文件可写，用于配置
echo 1500 > /sys/class/net/enp3s0/mtu    # 修改 MTU

这与 procfs 不同——proc 更关注”进程级”的状态，sysfs 更关注”设备级”的属性和拓扑。

sysfs 与 procfs 对比

维度	sysfs	procfs
名字含义	System（系统硬件）	Process（进程）
挂载点	/sys	/proc
数据内容	硬件拓扑、设备属性、驱动信息	进程信息、内核统计
数据结构	目录树（反映设备连接关系）	目录（数字 PID + 系统文件）
引入时间	Linux 2.6（2003）	Linux 0.99（1992）
典型路径	/sys/class/net/eth0/	/proc/12345/status

相关笔记

• Linux-虚拟文件系统VFS — VFS 抽象层，sysfs 是具体实现之一
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