linux命名空间(namespace)学习（一）

古城微笑少年丶 2022-04-11 10:58 1163阅读 0赞

关于linux命名空间网络上有很多是关于docker 的，也有关于linux的专门的linux的namespace介绍的，没有专门介绍Linux命名空间的应用的。所以我想先介绍一下linux命名空间的应用，然后再介绍linux内核对于命名空间的管理方式。好了，废话不多说先上原理吧。  
命名空间在linux中是实现资源隔离的一种手段，也是轻量级虚拟化的一种手段。可以实现多个用户，也可以实现多个网络设备访问（虚拟化网络），但是实体网络却只有一个。资源隔离意味着比如不通PID命名空间看到的PID进程是不一样的，不通命名空间看到的IPC通信是不一样的。  
命名空间分类：

1. UTS命名空间
     2.IPC命名空间；
     3.PID命名空间；
     4.文件命名空间；
     5.网络命名空间；
     6.用户命名空间；

本博客会先在用户用户命名空间的使用方式上介绍前四种命名空间；  
代码如下：  
<ipc\_clone.c>

#define _GNU_SOURCE
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/wait.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <signal.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sched.h>
    #define STACK_SIZE (1024*1024)
    
    static char container_stack[STACK_SIZE];
    const char * args  = "/bin/bash";
    
    int contain_func(void * arg)
    { 
            printf("this is in %s, and pid : %d \n", __func__, getpid());
    
            sethostname("alexander", 10);
            system("mount -t proc proc /proc");
            execv(args, arg);
            printf("this is in %s end\n", __func__);
            return 1;
    }
    
    
    int main(void)
    { 
            int clone_pid = clone(contain_func, container_stack + STACK_SIZE,
                                  CLONE_NEWPID | CLONE_NEWUTS| CLONE_NEWIPC|CLONE_NEWNS |SIGCHLD , NULL);
    
            waitpid(clone_pid, NULL, 0);
            printf("this is in %s\n", __func__);
            return 0;
    }

\*\*

## UTS命名空间 ##

\*\*  
**操作如下：**  
1.启动UTS命名空间进程，在进程内把UTS的名字命名为alexander;  
2.在进程内启动了bash进程，查看子进程UTS命名空间，为alexander;  
3.退出子进程，子命名空间不存在；  
4.查看主命名空间，为系统的hostname(ubuntu)  
**结果如下：**

root@ubuntu:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# gcc ipc_clone.c -o clone
    root@ubuntu:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ./clone 
    this is in contain_func, and pid : 1 
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# hostname
    alexander
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# exit
    exit
    this is in main
    root@ubuntu:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# hostname
    ubuntu
    root@ubuntu:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone#

\*\*

## IPC命名空间 ##

\*\*  
操作过程如下：

1. 启动子进程命名空间；
     2. 在子进程命名空间中创建IPC通道；
     3. 在子进程中再启动一个子进程，并查看IPC；
     4. 子命名空间的子命名空间中查看不到上一层命名空间中的IPC通信；

操作如下：

root@ubuntu:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ./clone 
    this is in contain_func, and pid : 1 
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ipcs -q
    
    ------ Message Queues --------
    key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages    
    
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ipcmk -Q
    Message queue id: 0
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ipcs -q
    
    ------ Message Queues --------
    key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages    
    0x5f9a3379 0          root       644        0            0           
    
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ./clone 
    this is in contain_func, and pid : 1 
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ipcs -q
    
    ------ Message Queues --------
    key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages    
    
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# exit
    exit
    this is in main
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ipcs -q
    
    ------ Message Queues --------
    key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages    
    0x5f9a3379 0          root       644        0            0           
    
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ipcrm 0x5f9a3379
    ipcrm: unknown argument: 0x5f9a3379
    usage: ipcrm [ [-q msqid] [-m shmid] [-s semid]
              [-Q msgkey] [-M shmkey] [-S semkey] ... ]
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ipcrm -Q 0x5f9a3379
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ipcs -q
    
    ------ Message Queues --------
    key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages    
    
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# exit
    exit
    this is in main

\*\*

## PID命名空间 ##

\*\*  
操作过程如下：

1.启动子进程命名空间；
    2.查看子进程命名空间中的进程；
    3.查看子进程命名空间中的proc文件系统

操作如下：

root@ubuntu:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ./clone 
    this is in contain_func, and pid : 1 
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ps aux
    USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
    root         1  0.5  0.0   5748  1956 pts/15   S    04:35   0:00 [bash]
    root        13  0.0  0.0   5216  1144 pts/15   R+   04:35   0:00 ps aux
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ps -ef
    UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
    root         1     0  0 04:35 pts/15   00:00:00 [bash]
    root        14     1  0 04:35 pts/15   00:00:00 ps -ef
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# ls /proc/
    1          cgroups   diskstats    fs          kallsyms    kpageflags     misc     pagetypeinfo  slabinfo       sysvipc      version_signature
    15         cmdline   dma          interrupts  kcore       latency_stats  modules  partitions    softirqs       timer_list   vmallocinfo
    acpi       consoles  driver       iomem       keys        loadavg        mounts   sched_debug   stat           timer_stats  vmstat
    asound     cpuinfo   execdomains  ioports     key-users   locks          mpt      schedstat     swaps          tty          zoneinfo
    buddyinfo  crypto    fb           ipmi        kmsg        mdstat         mtrr     scsi          sys            uptime
    bus        devices   filesystems  irq         kpagecount  meminfo        net      self          sysrq-trigger  version
    root@alexander:/usr/src/linux-2.6.39/driver/namespace/clone# exit
    exit
    this is in main

\*\*

## 总结 ##

\*\*

上述子命名空间中的操作主要由如下关键宏操作：  
CLONE\_NEWPID：创建PID命名空间  
CLONE\_NEWUTS：创建UTS命名空间；  
CLONE\_NEWIPC：创建新的IPC命名空间；  
CLONE\_NEWNS：创建新的文件系统命名空间；  
注意：  
在创建新的IPC命名空间过程中必须指定创建文件系统命名空间，并且挂载新的proc文件系统，否则会使用上一层命名空间中的proc文件系统，这样显示的PID（无论是ps 命令还是top命令）就如上一层命名空间中显示的PID一样的。