【操作系统百科】稳定与不稳定 ABI

写监控脚本读 /sys/class/net/eth0/speed——升级内核后还能用吗？答案取决于这个接口在 ABI 光谱上的位置。

一、先看图

flowchart LR
    STABLE[稳定 ABI<br/>永不破坏] --> SYSCALL[系统调用<br/>最稳定]
    STABLE --> SYSFS[sysfs<br/>Documentation/ABI/stable]
    TESTING[测试 ABI<br/>可能变] --> SYSFS_T[sysfs<br/>Documentation/ABI/testing]
    UNSTABLE[不稳定<br/>随时变] --> DEBUGFS[debugfs]
    UNSTABLE --> TRACEFS[tracefs]
    UNSTABLE --> PROCFS_D[/proc 部分接口]

    classDef stable fill:#3fb95022,stroke:#3fb950,color:#adbac7;
    classDef test fill:#f0883e22,stroke:#f0883e,color:#adbac7;
    classDef unstable fill:#f8514922,stroke:#f85149,color:#adbac7;
    class SYSCALL,SYSFS stable
    class SYSFS_T test
    class DEBUGFS,TRACEFS,PROCFS_D unstable

二、Linus 的规则

“We do not break userspace. Period.”

系统调用一旦发布 → 永远不删除、不改变语义。用户态程序依赖的行为 → 即使是 bug → 如果有足够多的用户 → 变成 feature。

2.1 例外

• 安全漏洞修复
• 明确标记为 unstable 的接口
• 从未被使用的接口

三、Documentation/ABI

Documentation/ABI/
├── stable/         # 承诺稳定
├── testing/        # 可能变化（需要通知）
├── obsolete/       # 计划移除
└── removed/        # 已移除

每个文件描述一个 ABI 接口：

What:           /sys/class/net/<iface>/speed
Date:           April 2005
KernelVersion:  2.6.12
Contact:        netdev@vger.kernel.org
Description:    Shows the interface speed in Mbps.
Users:          NetworkManager, ethtool

四、sysfs 规则

4.1 one value per file

sysfs 的黄金规则：每个文件只包含一个值。

cat /sys/class/net/eth0/speed
# 1000

不是像 /proc/meminfo 那样的多行表格。

4.2 可依赖性

• Documentation/ABI/stable/ 中的 → 稳定
• Documentation/ABI/testing/ 中的 → 可能变
• 未文档化的 → 不承诺

五、debugfs / tracefs

mount -t debugfs debugfs /sys/kernel/debug
mount -t tracefs tracefs /sys/kernel/debug/tracing

明确非 ABI——格式、路径、内容随时可能变化。

不要在生产监控脚本中依赖 debugfs/tracefs 的具体格式。

六、/proc 的混乱历史

/proc 是最早的内核信息接口——不遵循 sysfs 规则：

• /proc/meminfo：多行键值对（稳定）
• /proc/stat：格式文档化（基本稳定）
• /proc/<pid>/ 子目录：大部分稳定
• 某些 /proc 文件：格式不保证

七、sysctl

sysctl -a | head
sysctl net.ipv4.tcp_max_syn_backlog

sysctl 通过 /proc/sys/ 暴露 → 大部分稳定但有例外（被重命名或移除的 sysctl）。

八、syscall 的超级稳定性

系统调用号 → 永远不变
系统调用语义 → 永远不变

例：open(2) 从 1991 年到今天 → 同一个系统调用号 → 同一个语义。

新功能 → 新 syscall（openat2）→ 不改旧的。

九、UAPI headers

include/uapi/linux/

用户空间可以包含的头文件 → 定义了 struct、常量、ioctl 号 → 一旦发布即稳定。

十、小结

• 系统调用是最稳定的 ABI → 永不破坏
• sysfs stable/ → 可依赖；testing/ → 谨慎
• debugfs/tracefs → 不是 ABI，随时变
• /proc 历史混乱但大部分稳定
• 遵循 Documentation/ABI 判断可依赖性

参考文献

• Documentation/ABI/
• Documentation/admin-guide/sysfs-rules.rst
• Greg Kroah-Hartman, “The Linux Kernel Driver Interface.” 2006
• Linus Torvalds, “never break userspace” discussions

工具

• grep -r What Documentation/ABI/
• sysctl -a
• /sys/, /proc/

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