ulimit、limits.conf、sysctl和proc文件系统

引言

当修改一个Linux系统参数或限制，比如文件打开数时，之前用到过的方式有ulimit、limits.conf、sysctl和/proc文件系统。
对这几个东西一直比较困惑，翻了几篇文档，简单写一下它们之间的区别。

ulimit

什么是ulimit

ulimit是linux shell的内键命令，它具有一套参数集，用于对 shell进程及其子进程 进行 资源限制。
例如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会有相应的限制，而另一个shell终端包括其上运行的子程序都不会受其影响。

ulimit的设定值是 per-process 的，也就是说，每个进程有自己的limits值。
使用ulimit进行修改，是 立即生效 的。
ulimit只影响shell进程及其子进程，用户登出后失效。
可以在profile中加入ulimit的设置，变相的做到永久生效。

查看ulimit的设定值

使用ulimit -a可以查看所有的设定值：

pi@raspberrypi:~ $ 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) 7336
max locked memory       (kbytes, -l) unlimited
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 65536
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
real-time priority              (-r) 95
stack size              (kbytes, -s) 8192
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 7336
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
file locks                      (-x) unlimited

ulimit的参数

-H 设置硬件资源限制.
-S 设置软件资源限制.
-a 显示当前所有的资源限制.
-c size:设置core文件的最大值.单位:blocks
-d size:设置数据段的最大值.单位:kbytes
-f size:设置创建文件的最大值.单位:blocks
-l size:设置在内存中锁定进程的最大值.单位:kbytes
-m size:设置可以使用的常驻内存的最大值.单位:kbytes
-n size:设置内核可以同时打开的文件描述符的最大值.单位:n
-p size:设置管道缓冲区的最大值.单位:kbytes
-s size:设置堆栈的最大值.单位:kbytes
-t size:设置CPU使用时间的最大上限.单位:seconds
-v size:设置虚拟内存的最大值.单位:kbytes
unlimited 是一个特殊值，用于表示不限制

注意：

-n 限制文件描述符的最大值，在Linux下一切资源皆文件，所以该参数也限制了socket链接数
查询时，若不加H或S参数，默认显示的是软限制
修改时，若不加H或S参数，两个参数一起改变

设置ulimit的位置

可以在以下位置进行ulimit设置:

/etc/profile 所有用户有效，永久生效
~/.bash_profile 当前用户有效，永久生效
直接在控制台输入当前用户有效，临时生效
放在程序的启动脚本中

limit.conf

什么是limits.conf

limits.conf文件实际是Linux PAM中 pam_limits.so 的配置文件，pam_limits模块对 用户的会话 进行 资源限制。

一个shell的初始limits就是由pam_limits设定的，用户登录后，pam_limits会给用户的shell设定在limits.conf定义的值。

pam_limits的设定值也是 per-process 的。
pam_limits的设置是 永久生效 的。

limits.conf的位置

1	/etc/security/limits.conf

配置limits.conf

示例：

*    soft    nofile    655360
*    hard    nofile    655360
*    soft    noproc    655360
*    hard    noproc    655355
*    soft    core      0
*    hard    core      0

4个字段的含义分别为： domain type item value

domain: username|@groupname
type: soft、hard、-
item:
core - 限制内核文件的大小
date - 最大数据大小
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
as - 地址空间限制
maxlogins - 此用户允许登录的最大数目
value: 值的大小

sysctl

什么是sysctl

sysctl是一个允许改变正在运行中的Linux系统的接口，修改的是针对 整个系统 的 内核参数。
sysctl的修改是立即且临时的（重启后失效）。
可以通过修改sysctl.conf配置文件，达到永久生效。

sysctl的选项

-n 打印值时不打印关键字
-e 忽略未知关键字错误
-N 仅打印名称
-w 当改变sysctl设置时使用此项
-p 从配置文件“/etc/sysctl.conf”加载内核参数设置
-a 打印当前所有可用的内核参数变量和值
-A 以表格方式打印当前所有可用的内核参数变量和值

查看某个内核参数

1
2
3

sysctl fs.file-max

fs.file-max = 93796

临时修改某个内核参数

1	sysctl -w fs.file-max=100000 # 设置文件打开数

1	sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1 # 开启IP转发

sysctl.conf配置文件

1 2	/etc/sysctl.conf

修改sysctl.conf并使其生效

修改/etc/sysctl.conf可以做到永久生效：

1
2
3

vi /etc/sysctl.conf

fs.file-max = 100000

最后使用-p命令从配置文件中加载内核参数，使其立即生效：

sysctl -p

sysctl.conf配置示例

下面是一个摘抄的配置示例，出处：http://www.jianshu.com/p/9a8e383b5b49

# Kernel sysctl configuration file for Red Hat Linux
#
# For binary values, 0 is disabled, 1 is enabled.  See sysctl(8) and
# sysctl.conf(5) for more details.

# Controls IP packet forwarding
net.ipv4.ip_forward = 0

# Controls source route verification
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 1

# Do not accept source routing
net.ipv4.conf.default.accept_source_route = 0

# Controls the System Request debugging functionality of the kernel

# Controls whether core dumps will append the PID to the core filename.
# Useful for debugging multi-threaded applications.
kernel.core_uses_pid = 1

# Controls the use of TCP syncookies
net.ipv4.tcp_syncookies = 1

# Disable netfilter on bridges.
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 0
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 0
net.bridge.bridge-nf-call-arptables = 0

# Controls the default maxmimum size of a mesage queue
kernel.msgmnb = 65536

# Controls the maximum size of a message, in bytes
kernel.msgmax = 65536

# Controls the maximum shared segment size, in bytes
kernel.shmmax = 68719476736

# Controls the maximum number of shared memory segments, in pages
kernel.shmall = 4294967296
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.secure_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.secure_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.accept_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.accept_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.secure_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.secure_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.accept_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.accept_redirects = 0
net.netfilter.nf_conntrack_max = 1000000
kernel.unknown_nmi_panic = 0
kernel.sysrq = 0
fs.file-max = 1000000
vm.swappiness = 10
fs.inotify.max_user_watches = 10000000
net.core.wmem_max = 327679
net.core.rmem_max = 327679
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.secure_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.secure_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.accept_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.accept_redirects = 0

/proc文件系统

什么是/proc文件系统

Linux内核提供了一种通过/proc文件系统，在运行时访问内核内部数据结构、改变内核设置的机制。
proc文件系统是一个伪文件系统，它只存在内存当中，而不占用外存空间。它以文件系统的方式为访问系统内核数据的操作提供接口。
最初开发/proc文件系统是为了提供有关系统中进程的信息。但是由于这个文件系统非常有用，因此内核中的很多元素也开始使用它来报告信息，或启用动态运行时配置。

对/proc中内核文件的修改，针对的是 整个系统 的 内核参数 ，修改后 立即生效 ，但修改是临时的（重启后失效）。

/proc文件系统与sysctl.conf的对应关系

/proc/sys下内核文件与配置文件sysctl.conf中变量的对应关系:

去掉前面部分/proc/sys
将文件名中的斜杠变为点

例如：

/proc/sys/net/ipv4/ip_forward -> net.ipv4.ip_forward
/proc/sys/kernel/hostname -> kernel.hostname

/proc文件系统中几个常用的内核文件

下面几个是经常会用到的文件：

/proc/meminfo 内存信息
/proc/cpuinfo CPU信息
/proc/sys/fs/file-max 文件打开数
/proc/sys/fs/file-nr 整个系统目前使用的文件句柄数量

/proc文件系统中文件的权限

proc 中的每个文件都有一组分配给它的非常特殊的文件许可权，并且每个文件属于特定的用户标识。

只读：任何用户都不能更改该文件；它用于表示系统信息
root 写：如果 /proc 中的某个文件是可写的，则通常只能由 root 用户来写
root 读：有些文件对一般系统用户是不可见的，而只对 root 用户是可见的

对/proc进行读写

以开启IP转发为例：

cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
0
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
1

当然，也可以使用sysctl来配置这些内核条目

内核文件详解

/proc/buddyinfo 每个内存区中的每个order有多少块可用，和内存碎片问题有关
/proc/cmdline 启动时传递给kernel的参数信息
/proc/cpuinfo cpu的信息
/proc/crypto 内核使用的所有已安装的加密密码及细节
/proc/devices 已经加载的设备并分类
/proc/dma 已注册使用的ISA DMA频道列表
/proc/execdomains Linux内核当前支持的execution domains
/proc/fb 帧缓冲设备列表，包括数量和控制它的驱动
/proc/filesystems 内核当前支持的文件系统类型
/proc/interrupts x86架构中的每个IRQ中断数
/proc/iomem 每个物理设备当前在系统内存中的映射
/proc/ioports 一个设备的输入输出所使用的注册端口范围
/proc/kcore 代表系统的物理内存，存储为核心文件格式，里边显示的是字节数，等于RAM大小加上4kb
/proc/kmsg 记录内核生成的信息，可以通过/sbin/klogd或/bin/dmesg来处理
/proc/loadavg 根据过去一段时间内CPU和IO的状态得出的负载状态，与uptime命令有关
/proc/locks 内核锁住的文件列表
/proc/mdstat 多硬盘，RAID配置信息(md=multiple disks)
/proc/meminfo RAM使用的相关信息
/proc/misc 其他的主要设备(设备号为10)上注册的驱动
/proc/modules 所有加载到内核的模块列表
/proc/mounts 系统中使用的所有挂载
/proc/mtrr 系统使用的Memory Type Range Registers (MTRRs)
/proc/partitions 分区中的块分配信息
/proc/pci 系统中的PCI设备列表
/proc/slabinfo 系统中所有活动的 slab 缓存信息
/proc/stat 所有的CPU活动信息
/proc/sysrq-trigger 使用echo命令来写这个文件的时候，远程root用户可以执行大多数的系统请求关键命令，就好- 像在本地终端执行一样。要写入这个文件，需要把/proc/sys/kernel/sysrq不能设置为0。这个文件对root也是不可- 读的
/proc/uptime 系统已经运行了多久
/proc/swaps 交换空间的使用情况
/proc/version Linux内核版本和gcc版本
/proc/bus 系统总线(Bus)信息，例如pci/usb等
/proc/driver 驱动信息
/proc/fs 文件系统信息
/proc/ide ide设备信息
/proc/irq 中断请求设备信息
/proc/net 网卡设备信息
/proc/scsi scsi设备信息
/proc/tty tty设备信息
/proc/net/dev 显示网络适配器及统计信息
/proc/vmstat 虚拟内存统计信息
/proc/vmcore 内核panic时的内存映像
/proc/diskstats 取得磁盘信息
/proc/schedstat kernel调度器的统计信息
/proc/zoneinfo 显示内存空间的统计信息，对分析虚拟内存行为很有用

以下是/proc目录中进程N的信息：

/proc/N pid为N的进程信息
/proc/N/cmdline 进程启动命令
/proc/N/cwd 链接到进程当前工作目录
/proc/N/environ 进程环境变量列表
/proc/N/exe 链接到进程的执行命令文件
/proc/N/fd 包含进程相关的所有的文件描述符
/proc/N/maps 与进程相关的内存映射信息
/proc/N/mem 指代进程持有的内存，不可读
/proc/N/root 链接到进程的根目录
/proc/N/stat 进程的状态
/proc/N/statm 进程使用的内存的状态
/proc/N/status 进程状态信息，比stat/statm更具可读性
/proc/self 链接到当前正在运行的进程

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