APUE学习之进程资源限制

目录

一、进程资源限制

 二、getrlimit（）和setrlimit函数

 1、参数说明

 2、代码演示

3、注意事项

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如果对多进程编程不熟悉的同学，推荐先看看《APUE学习之多进程编程》这篇文章。通过多进程编程的学习，我们可以使用多进程来实现多个客户端的并发，那是不是一个服务器可以给无限多个客户端提供服务呢？让我们一起带着这个疑问往下学习吧！

一、进程资源限制

首先，一个服务器肯定是不能给无限多个客户端提供服务。因为Linux下每种资源都有相关的软硬限制，譬如单个用户最多能创建的子进程个数有限制，同样一个进程最多能打开的文件描述符也有相应的限制值，这些限制会限制服务器能够提供并发访问的客户端的数量。

那么，为什么要有进程资源限制呢？

在多用户环境下，系统资源的分配和管理是至关重要的。进程资源限制的引入是为了解决以下问题：

• 资源公平分配： 防止一个进程过度占用系统资源，影响其他进程的正常运行。
• 系统稳定性： 通过限制某些资源的使用，可以防止因为某个进程的失控使用而导致整个系统崩溃。
• 安全性： 防止一些恶意程序通过大量资源占用进行拒绝服务（DoS）攻击。 

Unix系统提供了多种资源限制，常见的资源类型包括：

• CPU时间： 控制进程在CPU上运行的时间。
• 内存： 限制进程可用的物理内存和虚拟内存。
• 文件描述符： 控制进程能够同时打开的文件数量。
• 进程数： 限制系统中的进程数量。
• 网络带宽： 通过cgroups限制进程的网络资源使用。
• 磁盘IO： 限制进程对磁盘的读写速度。

 二、getrlimit（）和setrlimit函数

在Linux系统下，我们可以使用下面两个函数来获取或设置相应的限制：

#include 

int getrlimit(int resource, struct rlimit *rlim);
int setrlimit(int resource, const struct rlimit *rlim);

 1、参数说明

（1）resource

这个参数指定了要获取限制信息的资源类型。不同的资源类型由不同的常量表示，常见的资源类型包括：

• RLIMIT_CORE：内核转储文件的最大长度。
• RLIMIT_AS：进程的最大虚内存空间。
• RLIMIT_CPU：最大允许的CPU使用时间。当进程达到软限制，内核将其发送SIGXCPU信号，这一信号的默认行为是终止进程的执行。
• RLIMIT_DATA：进程数据段的最大值。
• RLIMIT_FSIZE：进程可建立的文件的最大长度。如果进程试图超出这一限制时，内核会给其发送SIDXFSZ信号，默认情况下将终止进程的执行。
• RLIMIT_NOFILE：每个进程能打开的最多文件数。
• RLIMIT_NPROC：用户可拥有的最大进程数。
• RLIMIT_STACK：最大的进程堆栈。

（2）rlim

这个参数是一个指向 struct rlimit 结构体的指针。struct rlimit 结构体用于存储获取到的资源限制信息。结构体的定义如下：

struct rlimit {

    rlim_t rlim_cur;  // Soft limit：current limit
    rlim_t rlim_max;  // Hard limit：maximum value for rlim_cur
};

• rlim_cur 表示软限制，即资源的当前限制值。
• rlim_max 表示硬限制，即资源的最大限制值。

 2、代码演示

#include 
#include 
#include 
#include 

void print_limits(char *name,int resource)
{

        struct rlimit           limit;

        if( getrlimit( resource,&limit ) < 0 )
        {

                printf("getrlimit failure:%s\n",strerror(errno));
                return ;

        }

        printf("%-15s",name);

        //判断软限制是否无限（软限制值必须小于硬限制值）
        if( limit.rlim_cur == RLIM_INFINITY )
        {

                printf("(infinite)      ");

        }
        else
        {

                printf("%-15ld",limit.rlim_cur);

        }

         //判断硬限制是否无限
        if( limit.rlim_max == RLIM_INFINITY )
        {

                 printf("(infinite)      ");

        }
        else
        {

                printf("%-15ld",limit.rlim_max);

        }

        printf("\n");

}

int main(void)
{

        struct rlimit           limit = {0};

        print_limits("RLIMIT_NPROC",RLIMIT_NPROC);
        print_limits("RLIMIT_DATA",RLIMIT_DATA);
        print_limits("RLIMIT_STACK",RLIMIT_STACK);
        print_limits("RLIMIT_NOFILE",RLIMIT_NOFILE);

        printf("\nAfter set RLIMIT_NOFILE:\n");/*将软限制设为最大限制*/

        getrlimit(RLIMIT_NOFILE,&limit);
        limit.rlim_cur = limit.rlim_max;
        setrlimit(RLIMIT_NOFILE,&limit);

        print_limits("RLIMIT_NOFILE",RLIMIT_NOFILE);

        return 0;

}

看代码运行结果，注意RLIMIT_NOFILE修改前后的区别。

3、注意事项

在更改资源限制的时候，必须遵守以下3点原则：

（1）任何一个进程都可以将一个软限制值更改为小于或等于其硬限制值。

（2）任何一个进程都可降低其硬限制值，但它必须大于或等于其软限制值。这种降低，对普通用户而言是不可逆的。

（3）只有超级用户进程可以提高硬限制值

Unix编程中的进程资源限制是系统管理和开发中的重要概念。通过灵活地使用 getrlimit 和 setrlimit 等系统调用，开发者可以精确控制进程对系统资源的访问，从而提高系统的稳定性和安全性。深入理解和应用这些资源限制机制，将有助于编写更健壮、高效的Unix应用程序。