资源限制¶
资源限制 ( resource limit 或 rlimit )，是 Linux 内核控制 用户 或 进程 资源占用的机制。
rlimit 可控制的系统资源包括： 内存 、 文件 、 锁 、 CPU调度 、 进程数 等。 优秀系统管理员设置合适的 rlimit 值，避免某个用户或某个进程占用过多系统资源而拖垮系统。
本文介绍设置 rlimit 的来龙去脉，具体 rlimit 值属于 系统调优 范畴，暂不全面涉及。
ulimit命令¶
ulimit 是一个 Shell 内置命令，由于查看、调整当前 Shell 进程的 rlimit 值。 以 bash 为例，查看所有 rlimit 值：
$ ulimit -a
core file size (blocks, -c) 0
data seg size (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority (-e) 0
file size (blocks, -f) unlimited
pending signals (-i) 3709
max locked memory (kbytes, -l) 16384
max memory size (kbytes, -m) unlimited
open files (-n) 1024
pipe size (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues (bytes, -q) 819200
real-time priority (-r) 0
stack size (kbytes, -s) 8192
cpu time (seconds, -t) unlimited
max user processes (-u) 3709
virtual memory (kbytes, -v) unlimited
file locks (-x) unlimited
注解
资源项详细介绍请参考文章末尾处附录的表格。
也可以查看某项资源的限制，以进程打开 文件描述符 数( RLIMIT_NOFILE )为例：
$ ulimit -n
1024
由此可见，当前 Shell 进程最多只能打开 1024 个 文件描述符 ，由该 Shell 启动的程序也是如此。 接着实现一个简单的程序，不断创建 套接字 ( socket )，以验证这一点：
$ python detect-max-fd.py
error no: 24
error string: Too many open files
fd range: [3, 1023]
显然，程序无法无限地创建 套接字 。 当 文件描述符 达到 rlimit 限制时， 相关 系统调用 将失败， 错误码为 EMFILE ，即 Too many open files 。 成功打开的套接字文件描述符范围从 3 到 1023 ，与 1024 的上限相吻合。
注解
进程前三个文件描述符 0 、 1 、 2 分别是 stdin 、 stdout 以及 stderr 。
当然了，可以通过 ulimit 调整 文件描述符 上限：
$ ulimit -Sn 512
注解
-S 选项指定 软限制 ，资源软硬限制之别请见下一小节。
这时，进程能打开的 文件描述符 变少了：
$ python detect-max-fd.py
error no: 24
error string: Too many open files
fd range: [3, 511]
注解
detect-max-fd.py 源码以及原理剖析请查看文章附录，位于末尾处。
软硬之分¶
资源限制有软硬之分， 软限制 ( soft )和 硬限制 ( hard )。
软限制 是一般意义的资源限制， 直接作用于用户或者进程 。 ulimit 默认返回软限制：
$ ulimit -n
1024
也可通过 -S 选项显式指定返回 软限制 ：
$ ulimit -Sn
1024
由上一小节，我们知道用户可以将软限制调低或调高。 如果普通用户可以无限制调高， rlimit 将失去限制用户的意义。 为此，内核引入了 硬限制 ，规定了软限制调整的上限。
ulimit 查看 硬限制 需要指定 -H 选项：
$ ulimit -Hn
1048576
调整 软限制 时，不能超出 硬限制 ，否则报错：
$ ulimit -Sn 10485760
-bash: ulimit: open files: cannot modify limit: Invalid argument
同样，可以将 硬限制 调低：
$ ulimit -n 1024
注解
设置 rlimit 限制时，未指定软硬，则同时设置。
一旦调低 硬限制 ，便没有后悔药，无法再调高了(除非出动 root 用户)：
$ ulimit -Hn 1048576
-bash: ulimit: open files: cannot modify limit: Operation not permitted
因此，软硬限制之别可总结为以下几点：
- 软限制 直接起作用；
- 软限制 不能超出 硬限制 ；
- 硬限制 只能调低；
配置文件¶
通过配置文件设置 rlimit 值，可永久生效，也可突破 ulimit 不能调高 硬限制 的局限。 配置文件 limits.conf 位于 /etc/security/limits.conf ，格式如下：
root soft nofile 1000000
root hard nofile 1000000
* soft nofile 1000000
* hard nofile 1000000
每个配置行由 4 个字段组成，分别是：
- 域 ( domain )
- 类型 ( type )
- 资源项 ( item )
- 值 ( value )
其中， 域 可以是用户或者用户组(以 @ 开头，例如 @admin )， * 则表示任意用户； 类型 分为两种，分别对应 软限制 ( soft )和 硬限制 ( hard )； 资源项 列表见附录。
配置编辑完毕后，重新登录即可生效，无需重启。
注解
limits.conf 是 pam_limits.so 的配置文件， 而 pam_limits.so 是 Linux 插入式认证模块 ( Pluggable Authentication Modules 简称 PAM )的子模块。
根据 PAM 机制，应用程序启动时，按 /etc/pam.d 配置加载 pam_xxxx.so 模块。 /etc/pam.d 下包含了 login 、 sshd 、 su 、 sudo 等程序的 PAM 配置文件， 因此用户重新登录时，将调用 pam_limits.so 加载 limits.conf 配置文件。
附录¶
rlimit资源项¶
| 项目 | ulimit选项 | 含义 |
|---|---|---|
| as | -v | 地址空间 (虚拟内存空间)大小限制 |
| chroot | chroot 目录 | |
| core | -c | 核心转储文件 大小限制 |
| cpu | -t | CPU执行时间 限制 |
| data | -d | 进程数据段 大小限制 |
| fsize | -f | 文件大小 限制 |
| locks | -x | 文件锁数量 限制 |
| memlock | -l | 锁定内存 ( locked-in-memory )地址空间大小限制 |
| maxlogins | 用户登录数 限制 | |
| maxsyslogins | 系统登录数 限制 | |
| msgqueue | -q | 消息队列内存 限制 |
| nice | -e | nice值上限 |
| nofile | -n | 文件描述符 数量限制 |
| nproc | -u | 进程数量 限制 |
| priority | ||
| rss | -m | 常驻内存 ( resident set )大小限制 |
| rtprio | -r | 实时调度优先级 |
| rttime | ||
| sigpending | -i | 排队信号 ( pending signals )数量限制 |
| stack | -s | 进程栈大小 限制 |
detect-max-fd.py源码¶
这是一个 Python 程序，循环创建套接字，促使进程打开文件描述符达到上限：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 | from socket import (
socket,
AF_INET,
SOCK_STREAM,
)
def main():
sockets = []
while True:
try:
s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
sockets.append(s)
except OSError as exc:
print('error no: %s' % (exc.errno,))
print('error string: %s' % (exc.strerror,))
print('fd range: [%d, %d]' % (
sockets[0].fileno(),
sockets[-1].fileno(),
))
break
if __name__ == '__main__':
main()
|
第 8 行，用一个列表来存放已创建的套接字( Python 套接字对象)； 第 12-13 行，循环创建套接字并追加到列表中，直到 OSError 异常(系统调用出错)； 第 15-16 行，打印错误码； 第 18-21 行，打印首尾套接字的文件描述符。
