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一、什么是文件句柄
文件句柄File Handle是操作系统中用于访问文件的一种数据结构#xff0c;通常是一个整数或指针。文件句柄用于标识打开的文件#xff0c;每个打开的文件都有一个唯一的文件句柄。 它们是对文件、网络套接字或…优质博文IT-BLOG-CN
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一、什么是文件句柄
文件句柄File Handle是操作系统中用于访问文件的一种数据结构通常是一个整数或指针。文件句柄用于标识打开的文件每个打开的文件都有一个唯一的文件句柄。 它们是对文件、网络套接字或其他输入/输出I/O对象的直接引用。每当系统进程需要与这些对象进行交互时内核都会为该进程分配一个唯一的文件句柄以确保数据流的正确性和安全性。
文件句柄数定义为单个进程能够同时打开和管理的文件句柄的最大数量。这一限制对于系统资源的合理分配与防止滥用至关重要。
在Linux系统中每个进程都有一个文件描述符表它是一个数组用来保存该进程打开的文件句柄。每个文件描述符都是一个非负整数代表了对应文件句柄在文件描述符表中的索引。通常情况下标准输入、标准输出和标准错误对应的文件描述符分别为0、1、2。
文件句柄在Linux系统中的使用非常灵活通过文件句柄我们可以对文件进行各种操作如读取文件内容、写入数据到文件、关闭文件等。在编程中开发人员可以通过系统调用来获取文件句柄并通过文件句柄来进行文件操作。
文件句柄还可以用来进行进程间通信。比如通过管道或者套接字来传输数据。在这种情况下文件句柄可以跨进程传递实现进程间的数据共享。
二、阿里为什么建议修改文件句柄的值
Linux系统默认值为1024也就是说一个进程最多可以接受1024个socket连接。即使采用了最先进的模型如果不进行合理的配置也没有办法支撑百万级的网络连接并发。
在Linux下通过调用ulimit命令看到单个进程能够打开的最大文件句柄数量这个命令的具体使用方法是
ulimit -n用来显示和修改当前用户进程一些基础限制的命令-n命令选项用于引用或设置当前的文件句柄数量的限制值。对于一些用户基数很大的高并发应用面临的并发连接数往往是十万级、百万级、千万级、甚至像腾讯QQ一样的上亿级。当单个进程打开的文件句柄数量超过了系统配置的上限值时就会发出Socket/File:Cant open so many files的错误提示。对于高并发、高负载的应用就必须要调整这个系统参数以适应处理并发处理大量连接的应用场景。可以通过ulimit来设置这两个参数。
ulimit -n 1000000n的设置值越大可以打开的文件句柄数量就越大。建议以root用户来执行此命令。然而使用ulimit命令来修改当前用户进程的一些基础限制仅在当前用户环境有效。就是在当前的终端工具连接当前shell期间修改是有效的一旦断开连接用户退出后它的数值就又变回系统默认的1024了。也就是说ulimit只能作为临时修改系统重启后句柄数量又会恢复为默认值。如果想永久地把设置值保存下来可以编辑/etc/rc.local开机启动文件在文件中添加如下内容
ulimit -SHn 1000000【1】-S表示软性极限值软性极限是系统警告Warning的极限值超过这个极限值内核会发出警告。普通用户可以通过ulimit命令将软极限更改到硬极限的最大设置值。 【2】-H表示硬性极限值。硬性极限是实际的限制就是最大可以是100万不能再多了。root用户权限可以更改硬极限。
终极解除Linux系统的最大文件打开数量的限制可以通过编辑Linux的极限配置文件/etc/security/limits.conf来解决修改此文件加入如下内容
soft nofile 1000000
hard nofile 1000000三、文件描述符与文件句柄的关系
在Linux系统中文件描述符和文件句柄是两个密切相关但概念不同的实体。文件描述符是用户空间对文件句柄的引用它是一个非负整数用作fdtable进程打开文件表中的索引。而文件句柄则是内核空间中的实际对象包含了文件的详细信息和状态。用户空间的操作通常通过文件描述符来间接引用和操作文件句柄。
四、文件句柄的限制层级
Linux系统将文件句柄的限制分为三个主要层级系统层面、用户层面和进程层面。
【1】系统级别限制 这一限制控制整个系统可以打开的最大文件句柄数量。 ▪️ 通过查看/proc/sys/fs/file-max文件可以获取当前的系统级别文件句柄限制。 ▪️ 如果需要修改这一限制可以使用sysctl命令或编辑/etc/sysctl.conf文件来实现。
【2】用户级别限制 针对每个用户设置的最大文件句柄数量限制。 ▪️ 使用ulimit -n命令可以查看和临时修改当前shell会话中的限制。 ▪️ 为了永久修改用户级别的文件句柄限制需要编辑/etc/security/limits.conf文件并添加或修改相应的nofile限制。例如* soft nofile 65535和* hard nofile 65535将分别为所有用户设置软限制和硬限制为65535。软限制是当进程打开的文件数量达到该限制时系统会向进程发送警告信号而硬限制则是当进程尝试打开超过该限制的文件时系统会拒绝该操作。
【3】进程级别限制 每个进程都有其独立的文件句柄数量限制。 ▪️ 这些限制通常与用户级别限制相关联但也可以通过编程接口如getrlimit和setrlimit进行单独设置。 ▪️ 进程的句柄数限制也可以通过/proc/[pid]/limits目录来查看
