文件描述符&文件句柄

一、概念

1.1 文件描述符&文件描述符表

文件描述符（file descriptor, fd）是Linux系统中对已打开文件的一个抽象标记，所有I/O系统调用对已打开文件的操作都要用到它。这里的“文件”仍然是广义的，即除了普通文件和目录外，还包括管道、FIFO（命名管道）、Socket、终端、设备等

文件描述符是一个较小的非负整数，并且0、1、2三个描述符总是默认分配给标准输入、标准输出和标准错误（即常用的 nohup test.sh > test.log 2>&1 & 的由来）

进程启动后，会在内核空间中创建一个 PCB 控制块，PCB 内部有一个文件描述符表（File descriptor table），记录着当前进程所有可用的文件描述符，也即当前进程所有打开的文件。

表中每个条目包含两个域：

控制该描述符的标记域（flags）
指向系统级别的打开文件表中对应条目的指针

1.2 文件句柄&打开文件表

内核会维护系统内所有打开的文件及其相关的元信息，该结构称为打开文件表（open file table）。表中每个条目包含以下域：

文件的偏移量。POSIX API中的read()/write()/lseek()函数都会修改该值
打开文件时的状态和权限标记。通过open()函数的参数传入
文件的访问模式（只读、只写、读+写等）通过open()函数的参数传入
指向其对应的inode对象的指针

1.3 文件描述符表，打开文件表，inode表之间的关系

数字代表下标，不表示标准描述符

可见，一个打开的文件可以对应多个文件描述符（不管是同进程还是不同进程），一个inode也可以对应多个打开的文件

打开文件表中的一行称为一条文件描述（file description），也经常称为文件句柄（file handle）

二、文件描述符与文件句柄的限制

例如系统报错 too many open files ，实际是文件描述符数量有限

2.1 文件描述符

2.1.1 查看

#查看进程的文件描述符

ll /proc/PID/fd
lsof

#查看进程级别最大文件描述符数

ulimit -n

#查看用户级别最大文件描述符数

ulimit -u

#查看当前使用的文件描述符数
lsof -P -n | wc -l

2.1.2 修改

临时修改

ulimit -Sn

ulimit -Hn

永久修改（重启后生效）

vim /etc/security/limits.conf

#OPPO Standard limits config

root    hard            nofile  unlimited   #root用户最大描述符使用数量--无限

*       soft            nofile  20480000    #*表示所有用户，超过发出警告

*       hard            nofile  20480000    #最大描述符使用数量，超过输出错误

2.2 文件句柄

2.2.1 查看

#查看最大文件句柄打开数

cat /proc/sys/fs/file-max

#三列数据分别为：已分配文件句柄的数目,已分配未使用文件句柄的数目,文件句柄的最大数目

cat /proc/sys/fs/file-nr

2.2.2 修改

临时修改

echo 6553500 > /proc/sys/fs/file-max

永久修改(使用sysctl -p 即不需要重启系统也可以生效)

echo "fs.file-max=419430" >> /etc/sysctl.conf

sysctl -p