临时与伪文件系统：数据、接口和资源边界

路径都长得像文件，操作含义却很不同：tmpfs 保存应用数据，procfs 生成状态，sysfs 的写入可能控制设备。阅读这些接口，先确认职责、寿命和资源边界⁠。

1. 先按职责分类

/proc/filesystems 中的 nodev 不是“所有伪文件系统”的精确标签：NFS 等无需块设备挂载来源的文件系统也可列为 nodev。它更不等于挂载选项 nodev，后者限制把设备特殊文件当设备使用。

2. procfs：文本输出背后有对象寿命

/proc/<pid>/status、maps、fd 分别涉及任务状态、虚拟内存映射和文件描述符；这些对象可以在读取期间变化或退出。PID 还能复用，因此多次按同一数字路径读取，不必然操作的是同一个长期存活对象。需要稳定进程引用时，应了解 pidfd 等接口，而不是把目录名当永久身份。

/proc/self 按访问者解析。容器看到的进程集合取决于 proc 挂载关联的 PID namespace；权限、hidepid 等也影响可见性。并不是所有 /proc 系统统计都自动成为容器专属统计。/proc/<pid>/mem 受严格访问检查，不能概括成绕过 ptrace 权限的替代通道。见 procfs 文档。

seq_file 解决输出组织，不替你冻结系统

seq_file 管理分段输出、缓冲和定位，适合把可遍历对象生成文本。start/next/stop/show 等回调仍要遵守自身对象的同步和引用规则。缓冲不足或 seek 等情况可能导致重新遍历，show 不宜带不可重复的业务副作用。

单次 cat 也可能由多次 read 组成；输出的多个字段是否来自同一一致快照，取决于具体实现，不能仅凭“使用 seq_file”推导全局原子观测。用户态解析应按键识别、容忍新增字段，不宜依赖第几行永远是什么。见 seq_file 接口。

下面是一个只输出常量的独立内核模块示例，使用 proc_create_single() 复用 seq_file。它说明注册、失败返回和移除配对，不读取可变驱动对象：

#include <linux/errno.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>

static struct proc_dir_entry *entry;

static int kb_show(struct seq_file *seq, void *unused)
{
    seq_puts(seq, "format_version 1\n");
    seq_puts(seq, "example_value 42\n");
    return 0;
}

static int __init kb_init(void)
{
    entry = proc_create_single("kb_seq_example", 0444, NULL, kb_show);
    return entry ? 0 : -ENOMEM;
}

static void __exit kb_exit(void)
{
    proc_remove(entry);
}

module_init(kb_init);
module_exit(kb_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("Constant seq_file teaching example");

对应 Kbuild 行为 obj-m += kb_seq_example.o。教学检查可以只编译对象文件，不需要加载模块。若把常量改成动态对象，仍必须处理移除时的并发回调、后台任务和私有数据寿命；复制这个框架不自动解决那些引用关系。

3. sysfs 与 kernfs：对象属性不是普通可编辑文件

sysfs 将内核对象以目录、属性和链接呈现；/sys/devices 表示设备层次，bus/class 等视图常通过链接组织。一个 kobject 通常对应目录，属性才对应文件，不能说每个 kobject 直接等于一个属性文件。

文本属性通常使用简洁明确的值；二进制属性有自己的契约。大小、seek 与重复读取也要按接口解释。见 sysfs 设计。

kernfs 为 sysfs、cgroupfs 等提供树和文件操作的基础设施，早于 6.x 就存在。它还需协调节点删除与正在执行的操作，不能只理解为“一个带 RCU 的目录树”。其链接设施主要是符号链接，不能泛称具有普通磁盘文件系统的任意硬链接语义。框架提供的同步也不代替驱动私有状态的保护。

用户态写控制属性时，应使用文档规定的整条输入格式，不要用编辑器的临时文件加 rename 保存模式。要理解某一属性的稳定性与单位，应优先找 Documentation/ABI/ 对应条目，而不是从文件名猜测。

4. debugfs 与 tracefs：观测也可能有开销和状态变化

debugfs 方便开发者导出数据，但接口可能随版本和配置变化。生产排查可以按权限和流程使用它；“不稳定 ABI”不等于生产环境绝对不能读。创建 debugfs 节点的驱动也要考虑用户持有打开引用时的设备移除和数据释放。

tracefs 为追踪设施提供独立挂载。trace 与 trace_pipe 的读取方式不同：后者可等待新事件并消费数据，因此 cat 不一定很快退出；修改事件开关、buffer 大小或 tracing_on 则会改变系统追踪状态。是否暴露某节点还受配置、挂载和权限限制。见 debugfs 与 ftrace 文档。

5. tmpfs：临时不等于不占空间，也不等于绝不触盘

tmpfs 使用 shmem 机制保存用户数据。它没有普通文件系统的数据块后端，但在允许 swap 的配置下可以把内容换出；所以“数据只在 RAM，绝不出现在磁盘”不是通用保证。卸载或重启后不能指望它像持久文件系统那样恢复，即使曾写入 swap 或调用 fsync。

四笔数量：限额、逻辑长度、驻留与换出

挂载限额、cgroup 和系统压力共同作用，挂载仍有余量不代表内存申请必定成功。见 tmpfs 文档。

/dev/shm 常挂载 tmpfs 以承载 POSIX 共享内存对象；/run 常存放运行状态；/tmp 则可能是 tmpfs，也可能是磁盘目录，应查看实际 mountinfo。System V 共享内存、匿名共享映射等也使用相关 shmem 机制，但不要求都对应 /dev/shm 中一个可见名字。

在下面先改变文件长度，再只写其中几页。把页面换出后，对照逻辑长度、已分配量、RAM 和 swap：释放 RAM 不会同时取消文件的已分配内容账。

memfd：通过 fd 管理的内存文件

普通 memfd_create() 提供匿名的内存文件，可 mmap、传递 fd，并可使用 seals 限制后续修改；MFD_HUGETLB 属于不同后备模式，不能与普通 shmem 路径混为一谈。seals 是对象级约束，不只是把当前 fd 改成只读；已有可写共享映射等也会影响某些 seal 能否加入。

import errno
import fcntl
import os

fd = os.memfd_create("kb-memfd", os.MFD_CLOEXEC | os.MFD_ALLOW_SEALING)
try:
    assert os.write(fd, b"hello") == 5
    seals = (fcntl.F_SEAL_WRITE | fcntl.F_SEAL_GROW |
             fcntl.F_SEAL_SHRINK | fcntl.F_SEAL_SEAL)
    fcntl.fcntl(fd, fcntl.F_ADD_SEALS, seals)
    assert fcntl.fcntl(fd, fcntl.F_GET_SEALS) & seals == seals
    assert os.pread(fd, 5, 0) == b"hello"
    try:
        os.pwrite(fd, b"X", 0)
    except OSError as error:
        assert error.errno == errno.EPERM
    else:
        raise AssertionError("sealed file unexpectedly writable")
    print("memfd 内容可读，seal 阻止改写：通过")
finally:
    os.close(fd)

此例不挂载文件系统，不创建永久路径；它也不演示持久化或秘密数据永不换出的保证。接口细节见 memfd_create(2)。

6. ramfs、rootfs、initramfs 与 devtmpfs

持续写 ramfs 可以消耗系统内存；initramfs 则不是与 ramfs/tmpfs 并列的磁盘文件系统格式。见 rootfs 与 initramfs。

设备节点：创建节点与启动硬件分开看

devtmpfs 由内核设备模型管理基本设备节点，udev 等用户态设施在事件之上应用权限、命名链接和其他规则。节点的基本创建不应全归功于 udev，也不能保证所有启动路径都由内核自动挂载好 /dev；内核配置与 initramfs 用户态会影响挂载过程。

设备节点是类型与设备号等元数据，打开后进入相应驱动；删除节点不等于停止硬件，重新创建节点也不保证驱动已存在。nodev 挂载限制、权限与设备访问控制仍参与授权判断。

7. 把观测限定在需要的范围

findmnt、df -t tmpfs 和定点读取属性通常足以建立第一轮事实。整棵递归遍历 /sys/devices 既昂贵又混杂；对动态接口也不能因扩展名像普通文件就批量读写。源码可沿 fs/proc/、fs/sysfs/、fs/kernfs/、mm/shmem.c 和 drivers/base/devtmpfs.c 逐层定位。