如何在macOS上重实现lsof +D以避免两次调用stat(2)？

我用lsof +D /Users/jack/Downloads检测指定目录下被进程打开的文件，示例输出如下：

% lsof +D /Users/jack/Downloads
Spotify 1431 jack   75r   DIR    1,6      128 37333 /Users/jack/Downloads/file1.png
Dock    1439 jack   13r   DIR    1,6      128 37333 /Users/jack/Downloads/foo.psd
zsh     6644 jack  cwd    DIR    1,6      128 37333 /Users/jack/Downloads/foo.bmp

根据lsof(8)手册，+D选项会遍历目标目录树，对每个文件/目录调用stat(2)构建文件列表，再和打开文件匹配，效率不高。而我在调用lsof前已经用Python遍历目录并调用os.stat，导致stat(2)被重复调用两次，所以想知道stat对象里有哪些信息可以用来自己实现这个功能。

stat对象中可用于实现该功能的核心信息 #

• 设备ID（st_dev）：文件所在存储设备的唯一标识符，用来区分不同磁盘、分区等设备。
• inode号（st_ino）：文件在所属文件系统中的唯一标识，这是匹配打开文件与目录文件的核心依据——只要两个文件的st_dev和st_ino完全一致，就代表是同一个文件，不受路径变更影响。
• 文件类型（st_mode）：通过位掩码可判断文件是普通文件、目录、符号链接等类型，对应lsof输出中的DIR这类标识。
• 辅助校验信息：文件大小（st_size）、修改/访问/变更时间戳（st_mtime、st_atime、st_ctime），这些可作为额外匹配校验项，不过优先级低于st_dev和st_ino。

基本实现思路 #

先用Python遍历目标目录，收集所有文件的st_dev、st_ino及对应路径；再读取系统中进程的打开文件信息（比如Linux下读/proc/<pid>/fd目录，macOS下利用/dev/fd相关机制），提取每个打开文件的st_dev和st_ino，与之前收集的目录文件信息做匹配，即可找出指定目录下被进程打开的文件。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者HelloWorld