为什么进程中的fd总是从3开始分配？

我们常说：进程是资源分配的基本单位

首先，每个进程在创建时会被分配独立的资源，比如内存空间、文件描述符、CPU时间片等。这里的“资源”包括硬件资源（CPU、内存、I/O设备）和软件资源（如文件、信号量等）。

这里先声明一下：进程是 CPU 时间分配的基本单位（尽管线程是执行的最小单元，但线程所属的进程整体参与调度）。

好了，进入正题，文件描述符fd也是每个进程独立一套。fd是一个int型，按理来说，fd应该是从0开始的，执行代码后发现，进程中代码创建的第一个fd是3。

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main(){
    int fd1 = open("./test1.cpp", O_RDONLY | O_CREAT, 0644);
    printf("fd1 = %d\n", fd1);   //fd = 3
    int fd2 = open("./test2.cpp", O_RDONLY | O_CREAT, 0644);
    printf("fd2 = %d\n", fd2);   //fd = 4
    int fd3 = open("./test3.cpp", O_RDONLY | O_CREAT, 0644);
    printf("fd3 = %d\n", fd3);   //fd = 5
    getchar();  // 等待输入继续运行
    close(fd1);
    close(fd2);
    close(fd3);
    return 0;
}

可以在2个终端起分别起线程，发现输出都是3、4、5，说明：文件描述符fd也是每个进程独立一套。

那为什么fd是从3开始呢？

所有 Linux 进程在启动时默认会打开 3 个标准文件描述符：

• 0: 标准输入（stdin）
• 1: 标准输出（stdout）
• 2: 标准错误（stderr） 这些 fd 由 Shell 或进程启动器（如 systemd）自动分配，用于基础的输入输出操作。因此，用户程序首次创建新的 fd 时，内核会从 第一个可用的最小整数（3） 开始分配。

内核的 fd 分配策略

Linux 内核采用 最小可用整数优先分配 的策略：

1. 当进程请求打开文件（如通过 open()、socket() 等系统调用）时，内核会扫描当前进程的 fd 表。
2. 选择当前未被占用的最小整数 作为新 fd。
3. 若用户未显式关闭标准输入/输出/错误（0/1/2），则新 fd 会从 3 开始，依次递增为 4、5、6 等。

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main() {
    close(0);          // 关闭 stdin（fd 0）
    int fd1 = open("file1.txt", O_RDONLY);  // 分配 fd 0
    int fd2 = open("file2.txt", O_RDONLY);  // 分配 fd 3（假设 fd 1/2 仍被占用）
    return 0;
}

那fd最大被限制成多少？超过该限定，后果是什么？能否修改限定及如何修改？

1、查看当前限制

通过以下命令查看当前用户的 fd 限制：

# 查看软限制（实际生效值）
ulimit -Sn
# 查看硬限制（最大允许值）
ulimit -Hn

输出示例：

1024  # 默认软限制通常为 1024
1048576  # 硬限制可能为 1048576（不同系统有差异）

2、超过限制后果

当进程打开的 fd 数量超过 ulimit 限制时，系统会抛出 EMFILE（Too many open files）错误，具体表现为：

• 系统调用失败：open()、socket()、accept() 等函数返回 -1，并设置 errno 为 EMFILE。
• 服务崩溃或拒绝请求：常见于高并发服务（如 Web 服务器、数据库），导致无法处理新连接或文件操作。
• 资源泄漏风险：若未正确处理错误，可能引发内存泄漏或僵尸连接。

3、修改限制

方法 1：临时修改（仅当前会话有效）

# 修改软限制（需不超过硬限制）
ulimit -n 65535

方法 2：永久修改（用户级）

1. 编辑 /etc/security/limits.conf：

• sudo nano /etc/security/limits.conf
  

• 添加以下内容（以用户 ubuntu 为例）：

1. ubuntu soft nofile 65535   # 软限制
   ubuntu hard nofile 1048576  # 硬限制
   

2. 重启会话或重新登录生效。

方法 3：永久修改（系统级）

1. 编辑 /etc/sysctl.conf：

• sudo nano /etc/sysctl.conf
  

• 添加或调整全局最大 fd 限制：

• fs.file-max = 2097152
  

• 应用配置：

• sudo sysctl -p