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

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：

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。

下一步

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参考文献

• getrlimit(2) - Linux manual page
• pam_limits(8) - Linux manual page
• limits.conf(5) - Linux manual page
• 资源限制(RLIMIT_NOFILE)的调整细节及内部实现