limit资源限制ulimit 详解

Myth丶恋晨 2022-08-05 01:17 342阅读 0赞

系统性能一直是一个受关注的话题，如何通过最简单的设置来实现最有效的性能调优，如何在有限资源的条件下保证程序的运作，ulimit 是我们在处理这些问题时，经常使用的一种简单手段。ulimit 是一种 [Linux][] 系统的内键功能，它具有一套参数集，用于为由它生成的 shell进程及其子进程的资源使用设置限制。

命令总结：

**查看系统用户所有限制值：**ulimit -a

**设置用户open files（用户可以打开文件的最大数目）：**ulimit -n 4096。执行该命令非root用户只能设置到4096。想要设置到8192需要sudo权限或者root用户。

**查看当前系统打开的文件数量:** lsof | wc -l    
**查看当前进程的打开文件数量：**lsof -p pid | wc -l      （lsof -p 1234 | wc -l  ）

**查看当前进程的最大可以打开的文件数：**cat /proc/PID/limits  (如果通过ulimit -n 设置或者修改/etc/security/limits.conf，看看进程是否生效)

**查看系统总限制打开文件的最大数量：**cat /proc/sys/fs/file-max

lsof只能以root权限执行。在终端下输入lsof即可显示系统打开的文件,因为 lsof 需要访问核心内存和各种文件,所以必须以 root 用户的身份运行它才能够充分地发挥其功能。

## 1、ulimit的功能 ##

--------------------

假设有这样一种情况，当一台 [linux][Linux] 主机上同时登陆了 10 个人，在系统资源无限制的情况下，这 10 个用户同时打开了 500 个文档，而假设每个文档的大小有 10M，这时系统的内存资源就会受到巨大的挑战。

而实际应用的环境要比这种假设复杂的多，例如在一个[嵌入式开发][Link 1]环境中，各方面的资源都是非常紧缺的，对于开启文件描述符的数量，分配堆栈的大小，CPU 时间，虚拟内存大小等等，都有非常严格的要求。资源的合理限制和分配，不仅仅是保证系统可用性的必要条件，也与系统上软件运行的性能有着密不可分的联系。这时，ulimit 可以起到很大的作用，它是一种简单并且有效的实现资源限制的方式。

ulimit 用于限制 shell 启动进程所占用的资源，支持以下各种类型的限制：

所创建的内核文件的大小、

进程数据块的大小、

Shell 进程创建文件的大小、

内存锁住的大小、

常驻内存集的大小、

打开文件描述符的数量、

分配堆栈的最大大小、

CPU 时间、

单个用户的最大线程数、

Shell 进程所能使用的最大虚拟内存。同时，它支持硬资源和软资源的限制。

作为临时限制，ulimit 可以作用于通过使用其命令登录的 shell 会话，在会话终止时便结束限制，并不影响于其他 shell 会话。而对于长期的固定限制，ulimit 命令语句又可以被添加到由登录 shell 读取的文件中，作用于特定的 shell 用户。

### 2、使用ulimit ###

--------------------

ulimit 通过一些参数选项来管理不同种类的系统资源。

ulimit 命令的格式为：ulimit \[options\] \[limit\]

![70][]

主要关注两个：

**1）open files：– 用户可以打开文件的最大数目**

对应ulimit 的命令ulimit -n，可以使用ulimit -n 临时设置。

对应/etc/security/limits.conf的资源限制类型是：nofile

\* soft nofile 4096

\* hard nofile 4096

2）**max user processes ** – 用户可以开启进程/线程的最大数目

对应ulimit 的命令ulimit  -u  临时修改max user processes的值：ulimit  -u   8192。

对应/etc/security/limits.conf的资源限制类型是：  noproc

\*          soft    nproc     8192

具体的 options 含义以及简单示例可以参考以下表格。  
**ulimit 参数说明**

选项 含义
    
    -a 显示当前系统所有的limit资源信息。 
    
    -H 设置硬资源限制，一旦设置不能增加。例如：ulimit – Hs 64；限制硬资源，线程栈大小为 64K。
    
    -S 设置软资源限制，设置后可以增加，但是不能超过硬资源设置。例如：ulimit – Sn 32；限制软资源，32 个文件描述符。
    
    -c 最大的core文件的大小，以 blocks 为单位。例如：ulimit – c unlimited； 对生成的 core 文件的大小不进行限制。
    
    -f 进程可以创建文件的最大值，以blocks 为单位.例如：ulimit – f 2048；限制进程可以创建的最大文件大小为 2048 blocks。
    
    -d 进程最大的数据段的大小，以Kbytes 为单位。例如：ulimit -d unlimited；对进程的数据段大小不进行限制。
    
    -m 最大内存大小，以Kbytes为单位。例如：ulimit – m unlimited；对最大内存不进行限制。
    
    -n 可以打开的最大文件描述符的数量。例如：ulimit – n 128；限制最大可以使用 128 个文件描述符
    
    -s 线程栈大小，以Kbytes为单位。例如:ulimit – s 512；限制线程栈的大小为 512 Kbytes。
    
    -p 管道缓冲区的大小，以Kbytes 为单位。例如ulimit – p 512；限制管道缓冲区的大小为 512 Kbytes。
    
    -u 用户最大可用的进程数。例如 limit – u 65536；限制用户最多可以使用 65536个进程。
    
    -v 进程最大可用的虚拟内存，以Kbytes 为单位。ulimit – v 200000；限制最大可用的虚拟内存为 200000 Kbytes。
    
    -t 最大CPU占用时间，以秒为单位。ulimit – t unlimited；对最大的 CPU 占用时间不进行限制。
    
    -l 最大可加锁内存大小，以Kbytes 为单位。

**我们可以通过以下几种方式来使用 ulimit：**

**一、在用户的启动脚本中**

如果用户使用的是 bash，就可以在用户的目录下的 .bashrc 文件中，加入 ulimit – u 64，来限制用户最多可以使用 64 个进程。此外，可以在与 .bashrc 功能相当的启动脚本中加入 ulimt。

**二、在应用程序的启动脚本中**

如果用户要对某个应用程序 myapp 进行限制，可以写一个简单的脚本 startmyapp。

ulimit – s 512  
myapp

以后只要通过脚本 startmyapp 来启动应用程序，就可以限制应用程序 myapp 的线程栈大小为 512K。

**三、直接在控制台输入 **

ulimit – p 256

限制管道的缓冲区为 256K。

**四、修改所有 linux 用户的环境变量文件：**

vi /etc/profile

ulimit -u 10000

ulimit -n 4096

ulimit -d unlimited

ulimit -m unlimited

ulimit -s unlimited

ulimit -t unlimited

ulimit -v unlimited

保存后运行\#source /etc/profile 使其生效

**四、也可以针对单个用户的.bash\_profile设置：**

vi ~./.bash\_profile

\#ulimit -n 1024  
重新登陆ok

## 3、用户进程的有效范围 ##

--------------------

ulimit 作为对资源使用限制的一种工作，是有其作用范围的。那么，它限制的对象是单个用户，单个进程，还是整个系统呢？事实上，ulimit 限制的是当前 shell 进程以及其派生的子进程。举例来说，如果用户同时运行了两个 shell 终端进程，只在其中一个环境中执行了 ulimit – s 100，则该 shell 进程里创建文件的大小收到相应的限制，而同时另一个 shell终端包括其上运行的子程序都不会受其影响：

Shell 进程 1

ulimit –s 100  
cat testFile > newFile  
File size limit exceeded

**Shell 进程 2**

cat testFile > newFile  
ls –s newFile  
323669 newFile

**针对用户永久生效：**

那么，是否有针对某个具体用户的资源加以限制的方法呢？答案是有的，方法是通过修改系统的 /etc/security/limits.conf配置文件。该文件不仅能限制指定用户的资源使用，还能限制指定组的资源使用。该文件的每一行都是对限定的一个描述。

limits.conf的格式如下：

username|@groupname       type        resource          limit

**domain：username|@groupname：**设置需要被限制的用户名，组名前面加@和用户名区别。也可以用通配符\*来做所有用户的限制。

**type：**有 soft，hard 和 -，soft 指的是当前系统生效的设置值。hard 表明系统中所能设定的最大值。soft 的最大值不能超过hard的值。用 – 就表明同时设置了 soft 和 hard 的值。

**resource：**  
    core – 限制内核文件的大小  
    date – 最[大数据][Link 2]大小  
    fsize – 最大文件大小  
    memlock – 最大锁定内存地址空间  
    nofile – 打开文件的最大数目  
    rss – 最大持久设置大小  
    stack – 最大栈大小  
    cpu – 以分钟为单位的最多 CPU 时间  
    noproc – 进程的最大数目（系统的最大进程数）  
    as – 地址空间限制  
   maxlogins – 此用户允许登录的最大数目

要使 limits.conf 文件配置生效，必须要确保 pam\_limits.so 文件被加入到启动文件中。

查看 /etc/pam.d/login 文件中有：  
   session required /lib/security/pam\_limits.so

例如：解除 [Linux][Linux 1] 系统的最大进程数和最大文件打开数限制：

vi /etc/security/limits.conf

\# 添加如下的行

\* soft noproc 20000  \#软连接

\* hard noproc 20000  \#硬连接

**        \* soft nofile 4096    **

**        \* hard nofile 4096**

说明：\* 代表针对所有用户，noproc 是代表最大进程数，nofile 是代表最大文件打开数

**需要注意一点：****/etc/security/limits.d下也有noproc最大进参数的限制：**

**即 /etc/security/limits.d/下的文件覆盖了/etc/security/limits.conf设置的值 **

这个是官网答疑：https://access.redhat.com/solutions/406663

\# /etc/security/limits.conf  
\#This file sets the resource limits for the users logged in via PAM.  
\#It does not affect resource limits of the system services.  
\#Also note that configuration files in /etc/security/limits.d directory,  
\#That means for example that setting a limit for wildcard domain here

\[root@tr10-46-65-29 ~\]\# cat /etc/security/limits.d/20-nproc.conf   
\# Default limit for number of user's processes to prevent  
\# accidental fork bombs.  
\# See rhbz \#432903 for reasoning.  
  
\*          soft    nproc     8192  
root       soft    nproc     unlimited

现在已经可以对进程和用户分别做资源限制了，看似已经足够了，其实不然。很多应用需要对整个系统的资源使用做一个总的限制，这时候我们需要修改 /proc 下的配置文件。/proc 目录下包含了很多系统当前状态的参数，例如 /proc/sys/kernel/pid\_max，/proc/sys/net/ipv4/ip\_local\_port\_range 等等，从文件的名字大致可以猜出所限制的资源种类。

注意：

通过读取/proc/sys/fs/file-nr可以看到当前使用的文件描述符总数。另外，对于文件描述符的配置，需要注意以下几点：

*  所有进程打开的文件描述符数不能超过/proc/sys/fs/file-max
 *  单个进程打开的文件描述符数不能超过user limit中nofile的soft limit
 *  nofile的soft limit不能超过其hard limit
 *  nofile的hard limit不能超过/proc/sys/fs/nr\_open

## 4、问题案例 ##

--------------------

** 问题1：su切换用户时提示：Resource temporarily unavailable**

**或者通过进程跟踪 strace -p pid 看到:****Resource temporarily unavailab**

通过ulimit -a，得到结果：

core file size          (blocks, -c) 0  
data seg size           (kbytes, -d) unlimited  
scheduling priority             (-e) 0  
file size               (blocks, -f) unlimited  
pending signals                 (-i) 63463  
max locked memory       (kbytes, -l) 64  
max memory size         (kbytes, -m) unlimited  
open files                      (-n) 65535  
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) 4096  
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited  
file locks                      (-x) unlimited

在上面这些参数中，通常我们关注得比较多:

open files: 一个进程可打开的最大文件数.

max user processes: 系统允许创建的最大进程数量.

通过 ps -efL|grep java |wc -l

\#24001

这个得到的线程数竟然是2万多，远远超过4096

**我们可以使用 ulimit -u 20000 修改max user processes的值，但是只能在当前终端的这个session里面生效，重新登录后仍然是使用系统默认值。**

**正确的修改方式是修改/etc/security/limits.d/20-nproc.conf文件中的值。先看一下这个文件包含什么：**

$ cat /etc/security/limits.d/90-nproc.conf 
    # Default limit for number of user's processes to prevent
    # accidental fork bombs.
    # See rhbz #432903 for reasoning.
    
    *          soft    nproc    8192

我们只要修改上面文件中的8192这个值，即可。

### 问题2：linux 打开文件数 too many open files 解决方法 ###

在运行某些命令或者 tomcat等服务器持续运行 一段时间后可能遇到   too many open files。

出现这句提示的原因是程序打开的文件/socket连接数量超过系统设定值。

java进程如果遇到java.net.SocketException: Too many open files，接着可能导致域名解析ava.net.UnknownHostException:

原因是用户进程无法打开系统文件了。

![70 1][]

# 查看每个用户最大允许打开文件数量 #

![70][]

ulimit -a

其中 open files (-n) 65535 表示每个用户最大允许打开的文件数量是65535 。 默认是1024。1024很容易不够用。

# 永久修改open files 方法 #

vim /etc/security/limits.conf    
在最后加入    
\* soft nofile 65535   
\* hard nofile 65535

或者只加入

\* - nofile 65535

最前的 \* 表示所有用户，可根据需要设置某一用户，例如  
fdipzone soft nofile 8192    
fdipzone hard nofile 8192

注意"nofile"项有两个可能的限制措施。就是项下的hard和soft。 要使修改过得最大打开文件数生效，必须对这两种限制进行设定。 如果使用"-"字符设定, 则hard和soft设定会同时被设定。   
改完后注销一下就能生效。

通过 `ulimit -n或者ulimit -a` 查看系统的最大文件打开数已经生效了。但此时查看进程的最大文件打开数没有变，原因是这个值是在进程启动的时候设定的，要生效必须重启！

**ok，那就重启吧，重启完毕，结果发现依然没变！这奇了怪了，后来经过好久的排查，最终确认问题是，该程序是通过 `supervisord`来管理的，也就是这进程都是 `supervisord` 的子进程，而 `supervisord` 的最大文件打开数还是老的配置，此时必须重启 `supervisord` 才可以。**

当大家遇到limits修改不生效的时候，请查一下进程是否只是子进程，如果是，那就要把父进程也一并重启才可以。

=================================================

**1、Elasticsearch max openfile的问题：**

> 如果在Supervisor管理下的Elasticsearch，一般Elasticsearch要求文件数必须>=65536。将ulimit命令写入Elasticsearch的启动脚本，看到的值仍然是4096。
> 
> 此问题的原因是，修改limit.conf只是修改了操作系统层面的限制，但Supervisor本身的限制没有被修改。Supervisor对文件数量的限制是保存在/etc/supervisor.conf文件中。所以，需要在/etc/supervisor.conf的“\[supervisord\]”段加入或修改如下配置：
> 
>     minfds=65536                  ; min. avail startup file descriptors; default 1024
>     minprocs=4096                 ; min. avail process descriptors;default 200
> 
> supervisord拉起的其他进程都是子进程，共享了supervisord的配置，所以修改上述配置之后，需要重启supervisord方可生效。
> 
> 值得注意的是，通过“supervisorctl reload”命令无法让supervisord立即更新上述已修改的配置。所以需要通过“kill -9”杀掉并重新运行supervisord，或者直接重启机器。

**2、Elasticsearch开启bootstrap.memory\_lock: true,需要在vim /etc/security/limits.conf  设置**

> \# allow user 'elasticsearch' mlockall  
> elasticsearch soft memlock unlimited  
> elasticsearch hard memlock unlimited
> 
> 1)、设置后，重启supervisor，还是没有效果。
> 
> 2)、重启服务器,依然没有效果。
> 
> 3)、在 /etc/security/limits.d/20-nproc.conf添加：
> 
> elasticsearch soft memlock unlimited  
> elasticsearch hard memlock unlimited
> 
> 还是没有效果。
> 
> 4)、再次重启服务器还是效果，原因是supervisor开机自启动。
> 
> 5))、再次重启supervisor生效。

[Linux]: http://lib.csdn.net/base/linux
[Link 1]: http://lib.csdn.net/base/embeddeddevelopment
[70]: /images/20220805/287d5670fd19469486d54189f1c384ea.png
[Link 2]: http://lib.csdn.net/base/hadoop
[Linux 1]: http://www.2cto.com/os/linux/
[70 1]: /images/20220805/9ead04f642674139ba438613b0bf8688.png