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灵感来源

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:Can't 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 1000000

n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