如何使用 ulimit

ulimit 通過一些引數選項來管理不同種類的系統資源。在本節，我們將講解這些引數的使用。

ulimit 命令的格式為：ulimit [options] [limit]

具體的 options 含義以及簡單示例可以參考以下表格。

表 1. ulimit 引數說明

我們可以通過以下幾種方式來使用 ulimit：

• 在使用者的啟動指令碼中

  如果使用者使用的是 bash，就可以在使用者的目錄下的 .bashrc 檔案中，加入 ulimit – u 64，來限制使用者最多可以使用 64 個程式。此外，可以在與 .bashrc 功能相當的啟動指令碼中加入 ulimt。

• 在應用程式的啟動指令碼中

  如果使用者要對某個應用程式 myapp 進行限制，可以寫一個簡單的指令碼 startmyapp。

   ulimit – s 512 
   myapp

  以後只要通過指令碼 startmyapp 來啟動應用程式，就可以限制應用程式 myapp 的執行緒棧大小為 512K。

• 直接在控制檯輸入

   user@tc511-ui:~>ulimit – p 256

  限制管道的緩衝區為 256K。

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使用者程式的有效範圍

ulimit 作為對資源使用限制的一種工作，是有其作用範圍的。那麼，它限制的物件是單個使用者，單個程式，還是整個系統呢？事實上，ulimit 限制的是當前 shell 程式以及其派生的子程式。舉例來說，如果使用者同時執行了兩個 shell 終端程式，只在其中一個環境中執行了 ulimit – s 100，則該 shell 程式裡建立檔案的大小收到相應的限制，而同時另一個 shell 終端包括其上執行的子程式都不會受其影響：

Shell 程式 1

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

Shell 程式 2

 cat testFile > newFile 
 ls – s newFile 
 323669 newFile

那麼，是否有針對某個具體使用者的資源加以限制的方法呢？答案是有的，方法是通過修改系統的 /etc/security/limits 配置檔案。該檔案不僅能限制指定使用者的資源使用，還能限制指定組的資源使用。該檔案的每一行都是對限定的一個描述，格式如下：

 <domain> <type> <item> <value>

domain 表示使用者或者組的名字，還可以使用 * 作為萬用字元。Type 可以有兩個值，soft 和 hard。Item 則表示需要限定的資源，可以有很多候選值，如 stack，cpu，nofile 等等，分別表示最大的堆疊大小，佔用的 cpu 時間，以及開啟的檔案數。通過新增對應的一行描述，則可以產生相應的限制。例如：

 * hard noflle 100

該行配置語句限定了任意使用者所能建立的最大檔案數是 100。

現在已經可以對程式和使用者分別做資源限制了，看似已經足夠了，其實不然。很多應用需要對整個系統的資源使用做一個總的限制，這時候我們需要修改 /proc 下的配置檔案。/proc 目錄下包含了很多系統當前狀態的引數，例如 /proc/sys/kernel/pid_max，/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range 等等，從檔案的名字大致可以猜出所限制的資源種類。由於該目錄下涉及的檔案眾多，在此不一一介紹。有興趣的讀者可開啟其中的相關檔案查閱說明。

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ulimit 管理系統資源的例子

ulimit 提供了在 shell 程式中限制系統資源的功能。本章列舉了一些使用 ulimit 對使用者程式進行限制的例子，詳述了這些限制行為以及對應的影響，以此來說明 ulimit 如何對系統資源進行限制，從而達到調節系統效能的功能。

使用 ulimit 限制 shell 的記憶體使用

在這一小節裡向讀者展示如何使用 – d，– m 和 – v 選項來對 shell 所使用的記憶體進行限制。

首先我們來看一下不設定 ulimit 限制時呼叫 ls 命令的情況：

圖 2. 未設定 ulimit 時 ls 命令使用情況

大家可以看到此時的 ls 命令執行正常。下面設定 ulimit：

>ulimit -d 1000 -m 1000 -v 1000

這裡再溫習一下前面章節裡介紹過的這三個選項的含義：

-d：設定資料段的最大值。單位：KB。

-m：設定可以使用的常駐記憶體的最大值。單位：KB。

-v：設定虛擬記憶體的最大值。單位：KB。

通過上面的 ulimit 設定我們已經把當前 shell 所能使用的最大記憶體限制在 1000KB 以下。接下來我們看看這時執行 ls 命令會得到什麼樣的結果：

 haohe@sles10-hehao:~/code/ulimit> ls test -l 
 /bin/ls: error while loading shared libraries: libc.so.6: failed to map segment 
 from shared object: Cannot allocate memory

從上面的結果可以看到，此時 ls 執行失敗。根據系統給出的錯誤資訊我們可以看出是由於呼叫 libc 庫時記憶體分配失敗而導致的 ls 出錯。那麼我們來看一下這個 libc 庫檔案到底有多大：

圖 3. 檢視 libc 檔案大小

從上面的資訊可以看出，這個 libc 庫檔案的大小是 1.5MB。而我們用 ulimit 所設定的記憶體使用上限是 1000KB，小於 1.5MB，這也就充分證明了 ulimit 所起到的限制 shell 記憶體使用的功能。

使用 ulimit 限制 shell 建立的檔案的大小

接下來向讀者展示如何使用 -f 選項來對 shell 所能建立的檔案大小進行限制。

首先我們來看一下，沒有設定 ulimit -f 時的情況：

圖 4. 檢視檔案

現有一個檔案 testFile 大小為 323669 bytes，現在使用 cat 命令來建立一個 testFile 的 copy：

圖 5. 未設定 ulimit 時建立複本

從上面的輸出可以看出，我們成功的建立了 testFile 的拷貝 newFile。

下面我們設定 ulimt – f 100：

> ulimit -f 100

-f 選項的含義是：用來設定 shell 可以建立的檔案的最大值。單位是 blocks。

現在我們再來執行一次相同的拷貝命令看看會是什麼結果：

圖 6. 設定 ulimit 時建立複本

這次建立 testFile 的拷貝失敗了，系統給出的出錯資訊時檔案大小超出了限制。在 Linux 系統下一個 block 的預設大小是 512 bytes。所以上面的 ulimit 的含義就是限制 shell 所能建立的檔案最大值為 512 x 100 = 51200 bytes，小於 323669 bytes，所以建立檔案失敗，符合我們的期望。這個例子說明了如何使用 ulimit 來控制 shell 所能建立的最大檔案。

使用 ulimit 限制程式所能建立的 socket 數量

考慮一個現實中的實際需求。對於一個 C/S 模型中的 server 程式來說，它會為多個 client 程式請求建立多個 socket 埠給與響應。如果恰好有大量的 client 同時向 server 發出請求，那麼此時 server 就會需要建立大量的 socket 連線。但在一個系統當中，往往需要限制單個 server 程式所能使用的最大 socket 數，以供其他的 server 程式所使用。那麼我們如何來做到這一點呢？答案是我們可以通過 ulimit 來實現！細心的讀者可能會發現，通過前面章節的介紹似乎沒有限制 socket 使用的 ulimit 選項。是的，ulimit 並沒有哪個選項直接說是用來限制 socket 的數量的。但是，我們有 -n 這個選項，它是用於限制一個程式所能開啟的檔案描述符的最大值。在 Linux 下一切資源皆檔案，普通檔案是檔案，磁碟印表機是檔案，socket 當然也是檔案。在 Linux 下建立一個新的 socket 連線，實際上就是建立一個新的檔案描述符。如下圖所示（檢視某個程式當前開啟的檔案描述符資訊）：

圖 7. 檢視程式開啟檔案描述符

因此，我們可以通過使用 ulimit – n 來限制程式所能開啟的最大檔案描述符數量，從而達到限制 socket 建立的數量。

使用 ulimit 限制 shell 多執行緒程式堆疊的大小（增加可用執行緒數量）

在最後一個例子中，向大家介紹如何使用 -s（單位 KB）來對執行緒的堆疊大小進行限制，從而減少整個多執行緒程式的記憶體使用，增加可用執行緒的數量。這個例子取自於一個真實的案例。我們所遇到的問題是系統對我們的多執行緒程式有如下的限制：

ulimit -v 200000

根據本文前面的介紹，這意味著我們的程式最多隻能使用不到 200MB 的虛擬記憶體。由於我們的程式是一個多執行緒程式，程式在執行時會根據需要建立新的執行緒，這勢必會增加總的記憶體需求量。一開始我們對堆疊大小的限制是 1024 （本例子中使用 1232 來說明）：

# ulimit – s 1232

當我們的程式啟動後，通過 pmap 來檢視其記憶體使用情況，可以看到多個佔用 1232KB 的資料段，這些就是程式所建立的執行緒所使用的堆疊：

圖 8. 程式執行緒所使用的堆疊

每當一個新的執行緒被建立時都需要新分配一段大小為 1232KB 的記憶體空間，而我們總的虛擬記憶體限制是 200MB，所以如果我們需要建立更多的執行緒，那麼一個可以改進的方法就是減少每個執行緒的固定堆疊大小，這可以通過 ulimit – s 來實現：

 # ulimit -s 512

我們將堆疊大小設定為 512KB，這時再通過 pmap 檢視一下我們的設定是否起作用：

圖 9. 設定 ulimit 後堆疊大小

從上面的資訊可以看出，我們已經成功的將執行緒的堆疊大小改為 512KB 了，這樣在總記憶體使用限制不變的情況下，我們可以通過本小節介紹的方法來增加可以建立的執行緒數，從而達到改善程式的多執行緒效能。

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-ulimit/