Linux内核12-进程资源限制

进程资源限制

每个进程都需要进行资源限制，避免把系统搞垮（比如对CPU的使用，硬盘空间的占用等等）。基于这个目的，Linux内核在每个进程的进程描述符中还应该包含资源限制的数据结构，Linux使用了一个数组成员，该数组成员的包含关系为current->signal->rlim，数组的定义如下所示：

struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS];

其中，rlimit结构的定义为：

struct rlimit {
    __kernel_ulong_t    rlim_cur;
    __kernel_ulong_t    rlim_max;
};

__kernel_ulong_t等于无符号长整形。RLIM_NLIMITS的大小为16，也就是说，目前对进程资源的限制有16种，分别如下所示：

1. RLIMIT_AS 进程空间的最大值，单位是字节。当进程使用malloc()或者相关函数扩大自己的地址空间时，就会检查这个值。
2. RLIMIT_CORE 最大核心转储文件大小，单位是字节。当进程被中止时，内核会检查这个值，然后进程的当前目录下创建一个core文件。（最常见的情况就是，我们的程序有bug而崩溃的时候，会在该目录下产生一个core文件。）当然了，如果这个值的大小为0，是不会产生core文件的。
3. RLIMIT_CPU 进程占用CPU的最大时间，单位是秒（S）。如果超过这个时间，内核会发送一个SIGXCPU信号，如果进程还是没有终止，再发送SIGKILL信号。
4. RLIMIT_DATA 最大堆大小，单位是字节。内核在扩大进程的堆空间之前，检查这个值。
5. RLIMIT_FSIZE 最大文件大小，单位是字节。如果进程尝试扩大文件超过这个值，内核发送一个SIGXFSZ信号。
6. RLIMIT_LOCKS 文件锁的最大数量（目前不强制）。
7. RLIMIT_MEMLOCK 非交换内存的最大值，单位是字节。当内核调用mlock()或mlockall()系统调用尝试给一个页帧加锁时会检查该值。
8. RLIMIT_MSGQUEUE POSIX消息队列的最大字节数。
9. RLIMIT_NOFILE 打开的文件描述符最大数量。当新打开一个文件或复制文件描述符时，内核都会检查这个值。
10. RLIMIT_NPROC 用户可以拥有的最大进程数量。
11. RLIMIT_RSS 进程可以拥有的页帧数量，也就是物理帧的数量（目前不强制）。
12. RLIMIT_SIGPENDING 进程挂起信号的最大数量。
13. RLIMIT_STACK 最大栈空间，单位是字节。在扩展进程的用户态栈时，内核会检查这个值。
14. RLIMIT_NICE 优先级的完美值。进程可通过setpriority()或nice()设置。
15. RLIMIT_RTPRIO 最大实时优先级。进程可通过sched_setscheduler和sched_setparam设置。
16. RLIMIT_RTTIME 实时任务的timeout，单位是uS。

结构体成员rlim_cur表示对当前进程的资源限制。比如current->signal->rlim[RLIMIT_CPU].rlim_cur是指当前正在运行的进程的CPU时间限制。

成员rlim_max表示资源限制允许的最大值。可以通过getrlimit()和setrlimit()系统调用进行设置，用户可以增加rlim_max的值到rlim_max。但是，超级用户（更准确地讲，具有CAP_SYS_RESOURCE能力的用户）可以增加rlim_max的值，或者将rlim_cur设为超过rlim_max的值。

这就是为什么当我们的程序崩溃时，却发现没有core文件，这是因为系统默认是关闭的。所以需要调用命令

  ulimit -c unlimited // 设置core文件大小为不限制大小

然后才能看到core文件的原因。

但是，我们查看源码的时候会发现，大部分的资源限制都被设为RLIM_INFINITY（0xffffffff），这意味对资源没有用户限制（当然了，本身还要受到硬件的限制：比如可用的RAM，硬盘实际空间等等）。这是因为我们想要保留软件设置的自由度，如果代码中直接定义对硬件资源的限制，软件操作的空间就会变小。

通过上面的方法，系统管理员可以更改对资源的限制。当用户登陆到系统时，内核创建一个超级用户拥有的进程，通过它调用setrlimit()减小rlim_max和rlim_cur的值；然后执行login shell，成为用户态进程（实际就是进程init）。用户新创建的进程继承它父进程的rlim数组内容，所以，用用也不能覆盖掉由超级用户赋值的限制值。