获取linux系统限制

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OS: Ubuntu 22.04.1
gcc: 11.2.0
glibc: 2.35

概述

资源是有限的，所以在程序运行时，操作系统会对程序的很多行为都做了限制，可以把这些限制内容硬编码到程序中，但是很明显会影响程序的可移植性。因为在不同的场景下，某些限制的大小可能是不一样的。

系统限制类型可以分为以下两种：

  • 编译时限制。例如，int类型的最大值取决于硬件和编译器的设计。这种限制通常都记录在头文件中（如<limits.h>）。
  • 运行时限制。这类限制在程序运行时可能会变化，POSIX标准提供了sysconf()/pathconf()/fpathconf()三个函数来获取运行时限制。

在 shell 中，可以使用 getconf 命令获取特定 UNIX 系统中已然实现的限制和选项。参见man getconf

函数说明

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#include <unistd.h>
long sysconf(int name);
long pathconf(const char* pathname, int name);
long fpathconf(int fd, int name);
  1. pathconf和fpathconf的区别: 前者以路径名为参数，后者以文件描述符为参数
  2. 三个函数中的name参数用于标识待查询的系统限制名称。sysconf函数中，name以_SC_开头，pathconf和fpathconf中name以_PC_开头
  3. 三个函数的返回值：
    1) 如果name参数无效，函数返回-1，并把errno设置为EINVAL。
    2) 如果返回-1，且不改变errno的值，表示该值是不确定的，因此在查询前最好先设置errno为0。
    3) 返回>=0的值为正常返回。
  4. 通常情况下，POSIX要求调用sysconf()获取的值在调用进程的生命周期内应保持不变（在linux系统中，有些合理的例外，如进程能够使用setrlimit来修改进程的资源限制）；POSIX没有要求pathconf和fpathconf在进程的生命周期内保持不变。
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$ cat -n 006_sys_limits.c 
#include <unistd.h>
#include <limits.h>
#include "../util_err.h"

static void pr_sysconf(char* msg, int name) {
    long val;

    fputs(msg, stdout);
    errno = 0;
    if ((val = sysconf(name)) < 0) {
        if (errno != 0){
	    if (errno == EINVAL) {
	        fputs(" (not supported)\n", stdout);
	    } else {
	        err_sys("sysconf error");
	    }
	} else {
	    fputs(" (no limit)\n", stdout);
	}
    } else {
        printf(" %ld\n", val);
    }
}

static void pr_pathconf(char* msg, char* path, int name) {
    long val;
    
    fputs(msg, stdout);
    errno = 0;

    if ((val = pathconf(path, name)) < 0) {
        if (errno != 0){
	    if (errno == EINVAL) {
	        fputs(" (not supported)\n", stdout);
	    } else {
	        err_sys("pathconf error, path: %s", path);
	    }
	} else {
	    fputs(" (no limit)\n", stdout);
	}
    } else {
        printf(" %ld\n", val);
    }
}

void main() {
    printf("_POSIX_ARG_MAX: %d\n", _POSIX_ARG_MAX);
    printf("_POSIX_OPEN_MAX: %d\n", _POSIX_OPEN_MAX);
    printf("_POSIX_CHILD_MAX: %d\n", _POSIX_CHILD_MAX);
    printf("-------\n");
    pr_sysconf("arg max:", _SC_ARG_MAX);
    pr_sysconf("open max:", _SC_OPEN_MAX);
    pr_sysconf("child max:", _SC_CHILD_MAX);
    pr_sysconf("pagesize:", _SC_PAGESIZE);
    pr_sysconf("clock ticks:", _SC_CLK_TCK);
    pr_sysconf("phy pages:", _SC_PHYS_PAGES);
    pr_sysconf("avphy pages:", _SC_AVPHYS_PAGES);
    pr_sysconf("processor conf:", _SC_NPROCESSORS_CONF);
    pr_sysconf("processor online:", _SC_NPROCESSORS_ONLN);

    printf("===========\n");
    pr_pathconf("name max:", ".", _PC_NAME_MAX);
    pr_pathconf("path max:", ".", _PC_PATH_MAX);
    pr_pathconf("pipe buff:", ".", _PC_PIPE_BUF);
    
    printf("_POSIX_NAME_MAX: %d\n", _POSIX_NAME_MAX);
    printf("_POSIX_PATH_MAX: %d\n", _POSIX_PATH_MAX);
    printf("_POSIX_PIPE_BUF: %d\n", _POSIX_PIPE_BUF);
}	
$ gcc 006_sys_limits.c ../util_err.c 
$ ./a.out 
_POSIX_ARG_MAX: 4096
_POSIX_OPEN_MAX: 20
_POSIX_CHILD_MAX: 25
-------
arg max: 2097152
open max: 1024
child max: 15114
pagesize: 4096
clock ticks: 100
phy pages: 995797
avphy pages: 686847
processor conf: 2
processor online: 2
===========
name max: 255
path max: 4096
pipe buff: 4096
_POSIX_NAME_MAX: 14
_POSIX_PATH_MAX: 256
_POSIX_PIPE_BUF: 512
$

运行时限制选项说明

POSIX标准中，对于各选项定义了一个最小值，要求所有的实现都必须大于等于该值，这些宏定义通常以_POSIX_开头，通常包含在<limits.h>头文件中

限制名称 name参数 POSIX最小值 Ubuntu 22.04.1实际值 说明
ARG_MAX _SC_ARG_MAX _POSIX_ARG_MAX(4096) 2097152 exec函数中argv和环境变量environ的最大字节数
CHILD_MAX _SC_CHILD_MAX _POSIX_CHILD_MAX(25) 15114 每个real user ID下的最大进程数
OPEN_MAX _SC_OPEN_MAX _POSIX_OPEN_MAX(20) 1024 每个进程可以同时打开的文件描述符的数量
PAGESIZE _SC_PAGESIZE NA 4096 系统的页大小，单位byte
时钟每秒滴答数 _SC_CLK_TCK NA 100
_SC_NPROCESSORS_CONF NA 无参考意义 配置的处理器个数
_SC_NPROCESSORS_ONLN NA 无参考意义 当前可获得的处理器个数
_SC_PHYS_PAGES NA 无参考意义 物理内存总page数
_SC_AVPHYS_PAGES NA 无参考意义 当前可获得的物理内存page数
NAME_MAX _PC_NAME_MAX _POSIX_NAME_MAX(14) 255 针对目录有效，返回该目录下文件命名的最大长度，对于其他文件类型，则未作规定
PATH_MAX _PC_PATH_MAX _POSIX_PATH_MAX(256) 4096 针对目录有效，返回该目录中相对路径名的最大长度，对于其他文件类型，则未作规定
PIPE_BUF _PC_PIPE_BUF _POSIX_PIPE_BUF(512) 4096 针对目录、FIFO或管道有效，对于 FIFO 或者管道，返回一个应用于对应FIFO或管道的值。对于目录，返回的值应用于在该目录下创建的任一FIFO的限制值。对于其他文件类型，则未作规定

不确定的运行时限制