[转]linux的ulimit各种限制之深入分析

这是一篇非常好的文章，对ulimit的各个限制参数讲得非常透彻。原文链接：http://home.lupaworld.com/home-space-uid-56821-do-blog-id-232810.html

一般可以通过ulimit命令或编辑/etc/security/limits.conf重新加载的方式使之生效



通过ulimit比较直接,但只在当前的session有效,limits.conf中可以根据用户和限制项使用户在下次登录中生效.



对于limits.conf的设定是通过pam_limits.so的加载生效的,比如/etc/pam.d/sshd,这样通过ssh登录时会加载limit.

又或者在/etc/pam.d/login加载生效.



下面将对各种限制进行分析



core file size          (blocks, -c) 0

data seg size           (kbytes, -d) unlimited

scheduling priority             (-e) 20 a

file size               (blocks, -f) unlimited a

pending signals                 (-i) 16382

max locked memory       (kbytes, -l) 64 a

max memory size         (kbytes, -m) unlimited a

open files                      (-n) 1024 a

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) unlimited

virtual memory          (kbytes, -v) unlimited

file locks                      (-x) unlimited





一)限制进程产生的文件大小(file size)



先来说说ulimit的硬限制和软限制

硬限制用-H参数,软限制用-S参数.

ulimit -a看到的是软限制,通过ulimit -a -H可以看到硬限制.

如果ulimit不限定使用-H或-S,此时它会同时把两类限制都改掉的.

软限制可以限制用户/组对资源的使用,硬限制的作用是控制软限制.

超级用户和普通用户都可以扩大硬限制,但超级用户可以缩小硬限制,普通用户则不能缩小硬限制.

硬限制设定后,设定软限制时只能是小于或等于硬限制.







下面的测试应用于硬限制和软限制.





1)软限制不能超过硬限制

在超级用户下,同时修改硬/软限制,使当前会话只能建100KB的文件

ulimit -f 100



查看当前创建文件大小的硬限制为100KB

ulimit -H -f

100



此时限制当前会话的软限制为1000KB,出现不能修改的报错

ulimit -S -f 1000

-bash: ulimit: file size: cannot modify limit: Invalid argument





2)硬限制不能小于软限制

在超级用户下,用户查看当前的软限制,此时为unlmiited

ulimit -S -f

unlimited



此时修改当前会话创建文件大小的硬限制为1000KB,出现不能修改的报错,说明硬限制不能小于软限制

ulimit -H -f 1000

-bash: ulimit: file size: cannot modify limit: Invalid argument



如果我们把创建文件大小的软限制改为900KB,此后就可以修改它的硬限制了

ulimit -S -f 900

ulimit -H -f 1000





3)普通用户只能缩小硬限制,超级用户可以扩大硬限制



用普通用户进入系统

su - test



查看创建文件大小的硬限制

ulimit -H -f

unlimited



此时可以缩小该硬限制

ulimit -H -f 1000





但不能扩大该硬限制

ulimit -H -f 10000





4)硬限制控制软限制,软限制来限制用户对资源的使用



用软限制限制创建文件的大小为1000KB

ulimit -S -f 1000



用硬限制限制创建文件的大小为2000KB

ulimit -H -f 2000



创建3MB大小的文件

dd if=/dev/zero of=/tmp/test bs=3M count=1

File size limit exceeded



查看/tmp/test的大小为1000KB,说明软限制对资源的控制是起决定性作用的.

ls -lh /tmp/test

-rw-r--r-- 1 root root 1000K 2010-10-15 23:04 /tmp/test





file size单位是KB.





二)关于进程优先级的限制(scheduling priority)

这里的优先级指NICE值

这个值只对普通用户起作用,对超级用户不起作用,这个问题是由于CAP_SYS_NICE造成的.

例如调整普通用户可以使用的nice值为-10到20之间.

硬限制nice的限制为-15到20之间.

ulimit -H -e 35



软限制nice的限制为-10到20之间

ulimit -S -e 30



用nice命令,使执行ls的nice值为-10

nice -n -10 ls /tmp

ssh-BossiP2810  ssh-KITFTp2620  ssh-vIQDXV3333



用nice命令,使执行ls的nice值为-11,此时超过了ulimit对nice的软限制,出现了异常.

nice -n -11 ls /tmp

nice: cannot set niceness: Permission denied





三)内存锁定值的限制(max locked memory)

这个值只对普通用户起作用,对超级用户不起作用,这个问题是由于CAP_IPC_LOCK造成的.

linux对内存是分页管理的,这意味着有不需要时,在物理内存的数据会被换到交换区或磁盘上.

有需要时会被交换到物理内存,而将数据锁定到物理内存可以避免数据的换入/换出.

采用锁定内存有两个理由:

1)由于程序设计上需要,比如oracle等软件,就需要将数据锁定到物理内存.

2)主要是安全上的需要,比如用户名和密码等等,被交换到swap或磁盘,有泄密的可能,所以一直将其锁定到物理内存.



锁定内存的动作由mlock()函数来完成

mlock的原型如下:

int mlock(const void *addr,size_t len);



测试程序如下:

#include <stdio.h>

#include <sys/mman.h>



int main(int argc, char* argv[])

{

        int array[2048];



        if (mlock((const void *)array, sizeof(array)) == -1) {

                perror("mlock: ");

                return -1;

        }



        printf("success to lock stack mem at: %p, len=%zd\n",

                        array, sizeof(array));





        if (munlock((const void *)array, sizeof(array)) == -1) {

                perror("munlock: ");

                return -1;

        }



        printf("success to unlock stack mem at: %p, len=%zd\n",

                        array, sizeof(array));



        return 0;

}



gcc mlock_test.c -o mlock_test



上面这个程序,锁定2KB的数据到物理内存中,我们调整ulimit的max locked memory.

ulimit -H -l 4

ulimit -S -l 1

./mlock_test

mlock: : Cannot allocate memory



我们放大max locked memory的限制到4KB,可以执行上面的程序了.

ulimit -S -l 4

./mlock_test

success to lock stack mem at: 0x7fff1f039500, len=2048

success to unlock stack mem at: 0x7fff1f039500, len=2048



注意:如果调整到3KB也不能执行上面的程序,原因是除了这段代码外,我们还会用其它动态链接库.





四)进程打开文件的限制(open files)



这个值针对所有用户,表示可以在进程中打开的文件数.



例如我们将open files的值改为3

ulimit -n 3



此时打开/etc/passwd文件时失败了.

cat /etc/passwd

-bash: start_pipeline: pgrp pipe: Too many open files

-bash: /bin/cat: Too many open files







五)信号可以被挂起的最大数(pending signals)



这个值针对所有用户,表示可以被挂起/阻塞的最大信号数量



我们用以下的程序进行测试,源程序如下:



#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

#include <signal.h>

#include <unistd.h>



volatile int done = 0;



void handler (int sig)

{

  const char *str = "handled...\n";

  write (1, str, strlen(str));

  done = 1;

}



void child(void)

{

  int i;

  for (i = 0; i < 3; i++){

    kill(getppid(), SIGRTMIN);

    printf("child - BANG!\n");

  }

  exit (0);

}



int main (int argc, char *argv[])

{

  signal (SIGRTMIN, handler);

  sigset_t newset, oldset;

 

  sigfillset(&newset);

  sigprocmask(SIG_BLOCK, &newset, &oldset);

 

  pid_t pid = fork();

  if (pid == 0)

  child();

 

  printf("parent sleeping \n");

 

  int r = sleep(3);

 

  printf("woke up! r=%d\n", r);

 

  sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldset, NULL);

 

  while (!done){

  };

 

  printf("exiting\n");

  exit(0);

}



编译源程序:

gcc test.c -o test



执行程序test,这时子程序发送了三次SIGRTMIN信号,父程序在过3秒后,接收并处理该信号.

./test

parent sleeping

child - BANG!

child - BANG!

child - BANG!

woke up! r=0

handled...

handled...

handled...

exiting



注意:这里有采用的是发送实时信号(SIGRTMIN),如:kill(getppid(), SIGRTMIN);

如果不是实时信号,则只能接收一次.



如果我们将pending signals值改为2,这里将只能保证挂起两个信号,第三个信号将被忽略.如下:

ulimit -i 2

./test

parent sleeping

child - BANG!

child - BANG!

child - BANG!

woke up! r=0

handled...

handled...

exiting





六)可以创建使用POSIX消息队列的最大值,单位为bytes.(POSIX message queues)



我们用下面的程序对POSIX消息队列的限制进行测试,如下:



#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <mqueue.h>

#include <sys/stat.h>

#include <sys/wait.h>



struct message{

 char mtext[128];

};



int send_msg(int qid, int pri, const char text[])

{

 int r = mq_send(qid, text, strlen(text) + 1,pri);

 if (r == -1){

  perror("mq_send");

 }

 return r;

}



void producer(mqd_t qid)

{

 send_msg(qid, 1, "This is my first message.");

 send_msg(qid, 1, "This is my second message.");



 send_msg(qid, 3, "No more messages.");

}



void consumer(mqd_t qid)

{

 struct mq_attr mattr;

 do{

  u_int pri;

  struct message msg;

  ssize_t len;



  len = mq_receive(qid, (char *)&msg, sizeof(msg), &pri);

  if (len == -1){

   perror("mq_receive");

   break;

  }

  printf("got pri %d '%s' len=%d\n", pri, msg.mtext, len);



  int r = mq_getattr(qid, &mattr);

  if (r == -1){

   perror("mq_getattr");

   break;

  }

 }while(mattr.mq_curmsgs);

}



int

main (int argc, char *argv[])

{

 struct mq_attr mattr = {

  .mq_maxmsg = 10,

  .mq_msgsize = sizeof(struct message)

 };



 mqd_t mqid = mq_open("/myq",

    O_CREAT|O_RDWR,

    S_IREAD|S_IWRITE,

    &mattr);

 if (mqid == (mqd_t) -1){

  perror("mq_open");

  exit (1);

 }



 pid_t pid = fork();

 if (pid == 0){

  producer(mqid);

  mq_close(mqid);

  exit(0);

 }

 else

 {

  int status;

  wait(&status);

  consumer(mqid);

  mq_close(mqid);

 }

 mq_unlink("/myq");

 return 0;

}





编译:

gcc test.c -o test



限制POSIX消息队列的最大值为1000个字节

ulimit -q 1000



这里我们执行test程序

./test

mq_open: Cannot allocate memory



程序报告无法分配内存.



用strace来跟踪test的运行过程,在下面一条语句时报错.

mq_open("myq", O_RDWR|O_CREAT, 0600, {mq_maxmsg=10, mq_msgsize=128}) = -1 ENOMEM (Cannot allocate memory)



{mq_maxmsg=10, mq_msgsize=128}即128*10=1280个字节,说明已经超过了1000个字节的POSIX消息队列限制.



我们将POSIX消息队列的最大值调整为1360时,程序可以运行.

ulimit -q 1360

./test

got pri 3 'No more messages.' len=18

got pri 1 'This is my first message.' len=26

got pri 1 'This is my second message.' len=27







七)程序占用CPU的时间,单位是秒(cpu time)



我们用下面的代码对程序占用CPU时间的限制进行测试



源程序如下：

# include <stdio.h>

# include <math.h>



int main (void)



{

  double pi=M_PI;

  double pisqrt;

  long i;



  while(1){

    pisqrt=sqrt(pi);

  }

  return 0;

}



编译:

gcc test.c -o test -lm



运行程序test,程序会一直循环下去,只有通过CTRL+C中断.

./test

^C



用ulimit将程序占用CPU的时间改为2秒,再运行程序.

ulimit -t 2

./test

Killed



程序最后被kill掉了.







八)限制程序实时优先级的范围,只针对普通用户.(real-time priority)



我们用下面的代码对程序实时优先级的范围进行测试



源程序如下:

# include <stdio.h>

int main (void)



{

  int i;

  for (i=0;i<6;i++)

  {

    printf ("%d\n",i);

    sleep(1);

  }

  return 0;

}



编译:

gcc test.c -o test



切换到普通用户进行测试

su - ckhitler



用实时优先级20运行test程序

chrt -f 20 ./test

chrt: failed to set pid 0's policy: Operation not permitted



我们用root将ulimit的实时优先级调整为20.再进行测试.

su - root

ulimit -r 20



切换到普通用户,用实时优先级20运行程序,可以运行这个程序了.

su - ckhitler

chrt -r 20 ./test

0

1

2

3

4

5



以实时优先级50运行程序,还是报错,说明ulimit的限制起了作用.

chrt -r 50 ./test

chrt: failed to set pid 0's policy: Operation not permitted





九)限制程序可以fork的进程数,只对普通用户有效(max user processes)



我们用下面的代码对程序的fork进程数的范围进行测试



源程序如下:

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

int main(void)

{

  pid_t pid;

  int count=0;

  while (count<3){

    pid=fork();

    count++;

    printf("count= %d\n",count);

  }

  return 0;

}



编译:

gcc test.c -o test

count= 1

count= 2

count= 3

count= 2

count= 3

count= 1

count= 3

count= 2

count= 3

count= 3

count= 3

count= 2

count= 3

count= 3



程序fork的进程数成倍的增加,这里是14个进程的输出.除自身外,其它13个进程都是test程序fork出来的.

我们将fork的限定到12,如下:

ulimit -u 12

再次执行test程序,这里只有12个进程的输出.

./test

count= 1

count= 2

count= 3

count= 1

count= 2

count= 3

count= 2

count= 3

count= 3

count= 2

count= 3

count= 3

count= 3



十)限制core文件的大小(core file size)



我们用下面的代码对程序生成core的大小进行测试



源代码:

#include <stdio.h>



static void sub(void);



int main(void)

{

     sub();

     return 0;

}



static void sub(void)

{

     int *p = NULL;

     printf("%d", *p);

}



编译:

gcc -g test.c -o test



运行程序test,出现段错误.

./test

Segmentation fault (core dumped)



如果在当前目录下没有core文件,我们应该调整ulimit对core的大小进行限制,如果core文件大小在这里指定为0,将不会产生core文件.

这里设定core文件大小为10个blocks.注:一个blocks在这里为1024个字节.



ulimit -c 10

再次运行这个程序

./test

Segmentation fault (core dumped)



查看core文件的大小

ls -lh core

-rw------- 1 root root 12K 2011-03-08 13:54 core



我们设定10个blocks应该是10*1024也不是10KB,为什么它是12KB呢,因为它的递增是4KB.

如果调整到14个blocks，我们将最大产生16KB的core文件.







十一)限制进程使用数据段的大小(data seg size)



一般来说这个限制会影响程序调用brk(系统调用)和sbrk(库函数)

调用malloc时，如果发现vm不够了就会用brk去内核申请.



限制可以使用最大为1KB的数据段



ulimit -d 1



用norff打开/etc/passwd文件

nroff /etc/passwd

Segmentation fault



可以用strace来跟踪程序的运行.

strace nroff /etc/passwd



打印出如下的结果,证明程序在分配内存时不够用时,调用brk申请新的内存,而由于ulimit的限制,导致申请失败.

munmap(0x7fc2abf00000, 104420)          = 0

rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, NULL, [], 8)  = 0

open("/dev/tty", O_RDWR|O_NONBLOCK)     = 3

close(3)                                = 0

brk(0)                                  = 0xf5b000

brk(0xf5c000)                           = 0xf5b000

brk(0xf5c000)                           = 0xf5b000

brk(0xf5c000)                           = 0xf5b000

--- SIGSEGV (Segmentation fault) @ 0 (0) ---

+++ killed by SIGSEGV +++

Segmentation fault





我们这里用一个测试程序对data segment的限制进行测试.

源程序如下:

#include <stdio.h>

int main()

{



    int start,end;

    start = sbrk(0);

    (char *)malloc(32*1024);

    end = sbrk(0);

    printf("hello I used %d vmemory\n",end - start);

    return 0;

}



gcc test.c -o test

 ./test

hello I used 0 vmemory



通过ulimit将限制改为170KB

再次运行程序

./test

hello I used 167936 vmemory







十二)限制进程使用堆栈段的大小



我们用ulimit将堆栈段的大小调整为16,即16*1024.

ulimit -s 16



再运行命令:

ls -l /etc/

Segmentation fault (core dumped)



这时用strace跟踪命令的运行过程

strace ls -l /etc/



发现它调用getrlimit,这里的限制是16*1024,不够程序运行时用到的堆栈.

getrlimit(RLIMIT_STACK, {rlim_cur=16*1024, rlim_max=16*1024}) = 0



注:在2.6.32系统上ls -l /etc/并不会出现堆栈不够用的情况,这时可以用expect来触发这个问题.



如:

expect

Tcl_Init failed: out of stack space (infinite loop?)





十三)限制进程使用虚拟内存的大小



我们用ulimit将虚拟内存调整为8192KB

ulimit -v 8192



运行ls

ls

ls: error while loading shared libraries: libc.so.6: failed to map segment from shared object: Cannot allocate memory

ls在加载libc.so.6动态库的时候报了错,提示内存不足.





用strace跟踪ls的运行过程,看到下面的输出,说明在做mmap映射出内存时,出现内存不够用.

mmap(NULL, 3680296, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = -1 ENOMEM (Cannot allocate memory)

close(3)                                = 0

writev(2, [{"ls", 2}, {": ", 2}, {"error while loading shared libra"..., 36}, {": ", 2}, {"libc.so.6", 9}, {": ", 2}, {"failed to map segment from share"..., 40}, {": ", 2}, {"Cannot allocate memory", 22}, {"\n", 1}], 10ls: error while loading shared libraries:
libc.so.6: failed to map segment from shared object: Cannot allocate memory







十四)剩下的三种ulimit限制说明(file locks/max memory size/pipe size)



文件锁的限制只在2.4内核之前有用.

驻留内存的限制在很多系统里也没有作用.

管道的缓存不能改变,只能是8*512(bytes),也就是4096个字节.

作者：yuandianlws 发表于2013-8-26 12:37:01 原文链接

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