linux的ulimit各种限制之深入分析

文章由LinuxBoy分享于2019-03-24 03:03:56热评（101）

linux的ulimit各种限制之深入分析

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!

woke up! r=0

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!

woke up! r=0

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

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

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= 2

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= 2

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

--- 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: 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.

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