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Linux如何跟踪进程打开的文件句柄

P粉602998670

发布： 2025-09-17 16:26:01

原创

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最直接的方法是使用lsof命令和/proc文件系统。lsof可列出进程打开的所有文件，如lsof -p PID；而/proc/<PID>/fd目录则提供文件描述符的底层符号链接视图，通过ls -l /proc/<PID>/fd可查看具体映射。两者结合可高效诊断文件句柄泄露问题。

linux如何跟踪进程打开的文件句柄

在Linux系统中，要跟踪一个进程到底打开了哪些文件句柄，最直接且常用的方法是利用

lsof

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命令以及

proc

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文件系统。前者提供了一个高层、易读的概览，而后者则深入到内核层面，揭示了文件描述符的真实映射。

解决方案

当我们需要了解一个特定进程当前持有哪些文件句柄时，这通常意味着我们怀疑有资源泄露、性能瓶颈或者需要调试某个应用程序的行为。解决这个问题，我们主要依赖两个核心工具：

lsof

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和

/proc

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文件系统。

lsof

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（list open files）无疑是首选。它能够列出所有被进程打开的文件，包括常规文件、目录、网络套接字、管道、设备文件等。例如，如果你想查看 PID 为 12345 的进程打开了哪些文件，只需运行

lsof -p 12345

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。输出会详细列出文件描述符（FD）、文件类型、设备、大小/偏移量、inode 号以及文件名称。这非常直观，一眼就能看出进程与哪些资源建立了连接。它的强大之处在于能聚合来自不同子系统的文件信息，省去了我们分别查询的麻烦。

而

/proc

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文件系统则提供了一个更底层、更直接的视图。每个运行中的进程在

/proc

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目录下都有一个对应的子目录，以其PID命名，例如

/proc/12345

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。在这个目录下，有一个名为

fd

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的子目录，其中包含了该进程所有打开的文件描述符的符号链接。执行

ls -l /proc/12345/fd/

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，你就能看到诸如

0 -> /dev/pts/0

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(标准输入)、

1 -> /dev/pts/0

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(标准输出)、

2 -> /dev/pts/0

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(标准错误) 以及其他指向实际文件或设备的链接。这种方式的好处是速度快，因为它直接反映了内核的状态，但相比

lsof

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，其输出可能需要一些额外的解析（例如使用

readlink

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命令）才能获取完整的路径。

选择哪个工具取决于具体场景。如果需要快速概览和高级过滤，

lsof

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是不二之选。如果需要自动化脚本、深入到文件描述符的底层细节，或者

lsof

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因为某些原因无法工作（虽然这很少见），那么

/proc

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文件系统就是你的好帮手。

文件句柄泄露的常见迹象与影响是什么？

在我的经验里，文件句柄泄露是很多应用程序长期运行后出现问题的一个隐蔽原因。它不像CPU飙高或内存溢出那样显眼，但其后果同样严重。最直接的迹象就是系统日志中频繁出现“Too many open files”的错误信息。这通常意味着应用程序已经达到了其允许打开文件句柄的最大限制（通过

ulimit -n

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或系统范围的

/proc/sys/fs/file-max

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设置）。

除了错误信息，你还会观察到一些更间接的症状：

性能急剧下降： 每次尝试打开新文件（包括日志文件、配置文件、网络连接等）都会失败或耗时增加，导致应用程序响应变慢。
服务不稳定甚至崩溃： 关键资源无法获取，例如数据库连接池耗尽、无法写入日志、无法接受新的网络请求，最终可能导致服务挂起或直接崩溃。
系统资源耗尽： 虽然文件句柄本身占用内存不多，但每个打开的文件都关联着内核数据结构。大量泄露会间接消耗内核内存，影响整个系统的稳定性。
新进程启动失败： 在极端情况下，整个系统可能因为文件句柄资源耗尽而无法启动新的进程。

这些问题往往是由于程序代码中忘记关闭文件、套接字、管道或其他IO资源造成的。例如，一个循环中每次都打开文件但从未关闭，或者异常路径下没有执行资源释放逻辑。及时跟踪和诊断文件句柄的使用情况，对于维护系统健康至关重要。

如何使用lsof命令高效诊断文件句柄问题？

lsof

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不仅仅是列出文件那么简单，它的强大在于其丰富的过滤和组合功能，能帮助我们快速定位问题。我平时用它来诊断问题时，通常会这样组合使用：

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查找特定进程的所有文件句柄：
```
lsof -p <PID>
```
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这是最基本的用法，可以快速了解一个进程的“开放世界”。
查找某个用户打开的所有文件：
```
lsof -u <username>
```
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当我想知道某个用户下所有进程的资源使用情况时，这个命令很有用，特别是当用户运行了多个服务或脚本时。
查找特定命令（或其衍生的所有进程）打开的文件：
```
lsof -c <command_name>
```
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比如，
```
lsof -c nginx
```
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可以列出所有 Nginx 进程打开的文件。这比手动查找每个 Nginx PID 更方便。
查找哪个进程正在使用某个文件或目录：
```
lsof /path/to/specific/file
```
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或者
```
lsof +D /path/to/directory
```
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(查找打开了该目录下文件的进程)。这个功能非常实用，当你想删除一个文件却提示“资源忙”时，它能告诉你到底是哪个进程在占用。
查找网络连接：
```
lsof -i
```
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(列出所有网络连接)
```
lsof -i :<port>
```
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(查找使用特定端口的进程)
```
lsof -i @<IP_address>
```
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(查找与特定IP地址有连接的进程) 调试网络服务时，这简直是神器，可以快速确认端口是否被占用，或者连接状态是否正常。
结合
```
grep
```
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进行高级过滤：
```
lsof -p <PID> | grep "REG"
```
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(只看常规文件)
```
lsof -p <PID> | grep "sock"
```
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(只看套接字) 通过对
```
lsof
```
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输出的列进行过滤，可以进一步聚焦到我们关心的资源类型。例如，如果怀疑是网络连接泄露，就重点看
```
sock
```
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类型。

记住，

lsof

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在执行时可能会需要 root 权限才能显示所有信息，特别是涉及到其他用户的进程或者一些特殊的设备文件。在处理大量输出时，结合

awk

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、

sort

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和

uniq

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等工具，可以进一步提炼和分析数据，比如统计某个进程打开了多少种类型的文件。

除了lsof，还有哪些方法可以深入分析文件描述符？

虽然

lsof

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已经非常强大，但在某些特定场景下，我们可能需要更底层或更实时的分析手段。

首先，

**proc

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文件系统**仍然是不可或缺的。我之前提到过

ls -l /proc/<PID>/fd/

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，但我们可以更进一步。通过编写脚本遍历这个目录，我们可以自动化地统计文件描述符的数量，甚至识别出哪些是匿名文件描述符（例如

anon_inode:[eventfd]

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）。例如，一个简单的

ls -l /proc/<PID>/fd/ | wc -l

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就能快速统计当前进程打开的文件句柄数量。结合

readlink

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命令，我们可以得到每个文件描述符指向的完整路径，这对于识别那些没有明确文件名的资源（比如管道、匿名内存映射文件）特别有用。

其次，

**strace**

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是一个强大的系统调用跟踪工具，对于实时观察进程与内核的交互非常有帮助。如果我想知道一个进程在某个时间点新打开了哪些文件，或者在文件操作上遇到了什么错误，

strace

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就能派上用场。例如：

strace -p <PID> -e open,openat,close,socket,accept

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这个命令会跟踪 PID 为

<PID>

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的进程的所有

open

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、

openat

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、

close

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、

socket

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和

accept

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系统调用。当你看到大量的

open

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调用而没有对应的

close

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调用时，这往往是文件句柄泄露的直接证据。

strace

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的输出非常详细，包含了系统调用的参数和返回值，可以帮助你理解为什么文件打开失败，或者为什么某个文件句柄被意外关闭。当然，

strace

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会对进程性能产生一定影响，所以在生产环境使用时需要谨慎。

最后，对于更宏观、系统级的审计，

**auditd**

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也是一个选项。虽然它主要用于安全审计，但配置得当，它可以记录系统上所有文件访问事件。但这通常不是快速诊断文件句柄泄露的首选，因为它配置复杂，且会产生大量的日志，更适合事后分析或合规性要求。在日常调试中，我还是更倾向于

lsof

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和

strace

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的组合，它们能提供更直接、更聚焦的问题视图。

以上就是Linux如何跟踪进程打开的文件句柄的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！

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