一个EMFILE问题定位：lsof、ulimit的应用，以及简单分析

关键词：errno、EMFILE、ulimit、lsof等等。

背景是在对程序进行压力测试，运行了一段时间之后出现一个复位操作失败。

这个复位操作通过打开一个设备，进行读写操作，已达到控制GPIO输入输出的目的。

1. 初步分析原因

经过初步分析发觉fopen()返回NULL指针，说明fopen()错误了。

但是要想知道错误原因，还需要借助errno。通过errno为24，即可知道出错的原因为EMFILE。

由errno-base.h可知，EMFILE是打开文件过多的意思。

#define    EMFILE        24    /* Too many open files */

2. 找到是谁打开了哪个文件而没有释放

首先明白系统对资源使用限制的，通过ulimit可以查看限制或者修改限制。

关于文件打开文件数目的限制通过ulimit -n查看，或者ulimit -n <file null>修改限制。

通过ulimit -n命令可以查看linux系统里打开文件描述符的最大值，一般缺省值是1024。

ulimit -a
-f: file size (blocks)             unlimited
-t: cpu time (seconds)             unlimited
-d: data seg size (kb)             unlimited
-s: stack size (kb)
-c: core file size (blocks)
-m: resident set size (kb)         unlimited
-l: locked memory (kb)
-p: processes
-n: file descriptors               1024
-v: address space (kb)             unlimited
-w: locks                          unlimited
-e: scheduling priority
-r: real-time priority             

lsof显示系统所有打开文件，那么很简单通过lsof即可查看到相关信息。

通过lsof可以看到打开的文件非常多，而且主要集中在uImage这个文件。

...
    /heop/package/AiApp/AiApp    /heop/package/AiApp/uImage
    /heop/package/AiApp/AiApp    /heop/package/AiApp/uImage
    /heop/package/AiApp/AiApp    /heop/package/AiApp/uImage
...

然后看到uImage这个文件被打开了1000多次，问题就很明了了。

通过走查代码，发现uImage文件在被打开后由于某些条件未fclose()。解决也比较简单。

3. EMFILE出现代码走查

open系统调用入口是do_sys_open()，通过get_unused_fd_flags()来获得可用的句柄号。

long do_sys_open(int dfd, const char __user *filename, int flags, umode_t mode)
{
...
    fd = get_unused_fd_flags(flags);
    if (fd >= ) {
...
    }
    putname(tmp);
    return fd;
}

SYSCALL_DEFINE3(open, const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode)
{
    if (force_o_largefile())
        flags |= O_LARGEFILE;

    return do_sys_open(AT_FDCWD, filename, flags, mode);
}

然后就看看句柄是如何分配的，以及有什么限制。

通过rlimit(RLIMIT_NOFILE)可以获得系统对打开文件数目的限制，等同于ulimit -n。

然后__alloc_fd()应该着这个范围之内。当判断fd>=end的时候，返回-EMFILE。

int get_unused_fd_flags(unsigned flags)
{
    return __alloc_fd(current->files, , rlimit(RLIMIT_NOFILE), flags);
}

int __alloc_fd(struct files_struct *files,
           unsigned start, unsigned end, unsigned flags)
{
...
    error = -EMFILE;
    if (fd >= end)
        goto out;
...

out:
    spin_unlock(&files->file_lock);
    return error;
}