文件描述符

1、文件描述符是什么

文件描述符是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引，是一个非负整数用于指代被打开的文件，所有执行I/O操作的系统调用都是通过文件描述符

在Linux系统中内核默认为每个进程创建三个标准的文件描述符：分别是0（标准输入）、1（标准输出）、2（标准错误）

打开文件后占用一个文件描述符3，后面是4...（分配未被占用的最小文件描述符）

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。

除了文件描述符表，系统还需要维护另外两张表：

• 打开文件表（Open file table）
• i-node 表（i-node table）

文件描述符表每个进程都有一个，打开文件表和 i-node 表整个系统只有一个，它们三者之间的关系如下图所示

 通过文件描述符，可以找到文件指针，从而进入打开文件表。该表存储了以下信息：

• 文件偏移量，也就是文件内部指针偏移量。调用 read() 或者 write() 函数时，文件偏移量会自动更新，当然也可以使用 lseek() 直接修改。
• 状态标志，比如只读模式、读写模式、追加模式、覆盖模式等。
• i-node 表指针。

然而，要想真正读写文件，还得通过打开文件表的 i-node 指针进入 i-node 表，该表包含了诸如以下的信息：

• 文件类型，例如常规文件、套接字或 FIFO。
• 文件大小。
• 时间戳，比如创建时间、更新时间。
• 文件锁。

2、查看文件描述符

查看进程的文件描述符

ll /proc/PID/fd

查看系统级别最大文件描述符数（一般为内存大小KB的10%）

cat /proc/sys/fs/file-max

查看用户级别最大文件描述符数

ulimit -u

 查看进程级别最大文件描述符数

ulimit -n

3、修改最大文件描述符数

为什么要限制打开的文件描述符？
原因1 – 资源问题：每个打开的文件都需要消耗内存来管理，而内存是有限的
原因2 – 安全问题：如果不限制的话，一个进程可以无限的创建和打开新的文件，会让服务器崩溃

3.1 修改系统级别

临时设置

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

永久设置

echo "fs.file-max=419430" >> /etc/sysctl.conf
#使用sysctl -p 即不需要重启系统也可以生效
sysctl -p

3.2 修改用户级别

临时设置

ulimit -Sn
ulimit -Hn

永久设置（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