探索 Linux Namespace：Docker 隔离的神奇背后
在 深入理解 Docker 核心原理：Namespace、Cgroups 和 Rootfs 一文中我們分析了 Docker 是由三大核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
今天就一起分析 Docker 三大核心技術(shù)之一的 Linux Namespace。
后續(xù)文章會(huì)演示如何從零實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)易的 Docker，這里先簡(jiǎn)單了解下 Docker 的核心原理。
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當(dāng)我們通過(guò) docker run -it 啟動(dòng)并進(jìn)入一個(gè)容器之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)不論是進(jìn)程、網(wǎng)絡(luò)還是文件系統(tǒng)，好像都被隔離了,就像這樣：
[root@docker cpu]# docker run -it busybox
/ #
/ # ps
PID USER TIME COMMAND
1 root 0:00 sh
7 root 0:00 ps
/ # ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
120: eth0@if121: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue
link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
/ # ls
bin dev etc home lib lib64 proc root sys tmp usr var
- ps 命令看不到宿主機(jī)上的進(jìn)程
- ip 命令也只能看到容器內(nèi)部的網(wǎng)卡
- ls 命令看到的文件好像也和宿主機(jī)不一樣
這就是 Docker 核心之一，借助 Linux Namespace 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了視圖隔離。
看起來(lái)容器和宿主機(jī)隔離開(kāi)了
接下來(lái)就讓我們一起探索一下 Linux Namespace 以及 Docker 是如何借助該能力來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離的。
1. 什么是 Linux 命名空間（Namespace）？
Namespace 是 Linux 提供的一種內(nèi)核級(jí)別環(huán)境隔離的方法。
可以使得處于不同 namespace 的進(jìn)程擁有獨(dú)立的全局系統(tǒng)資源，改變一個(gè) namespace 中的系統(tǒng)資源只會(huì)影響當(dāng)前 namespace 里的進(jìn)程，對(duì)其他 namespace 中的進(jìn)程沒(méi)有影響。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：namespace 就是對(duì)資源的邏輯隔離
目前，Linux 內(nèi)核里面實(shí)現(xiàn)了 8 種不同類型的 namespace：
| 分類 | 系統(tǒng)調(diào)用參數(shù) | 隔離內(nèi)容 | 相關(guān)內(nèi)核版本 |
|---|---|---|---|
| Mount namespaces | CLONE_NEWNS | Mount points | Linux 2.4.19 |
| UTS namespaces | CLONE_NEWUTS | Hostname and NIS domain name | Linux 2.6.19 |
| IPC namespaces | CLONE_NEWIPC | System V IPC, POSIX message queues | Linux 2.6.19 |
| PID namespaces | CLONE_NEWPID | Process IDs | Linux 2.6.24 |
| Network namespaces | CLONE_NEWNET | Network devices, stacks, ports, etc. | 始于Linux 2.6.24 完成于 Linux 2.6.29 |
| User namespaces | CLONE_NEWUSER | User and group IDs | 始于 Linux 2.6.23 完成于 Linux 3.8) |
| Cgroup namespace | CLONE_NEWCGROUP | Cgroup root directory | Linux 4.6 |
| Time namespace | CLONE_NEWTIME | Boot and monotonic | Linux 5.6 |
前面 6 種是比較常見(jiàn)的，后面兩種 Cgroup Namespace 以及 Time Namespace 則是比較少見(jiàn)。
相關(guān)API
和 namespace 相關(guān)的函數(shù)只有四個(gè)，這里簡(jiǎn)單的看一下：
- clone
- setns
- unshare
- ioctl_ns
clone：創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程并把他放到新的 namespace 中。
int clone(int (*fn)(void *), void *stack, int flags, void *arg, ...
/* pid_t *parent_tid, void *tls, pid_t *child_tid */ );
/*
flags：
指定一個(gè)或者多個(gè)上面的CLONE_NEW*（當(dāng)然也可以包含跟namespace無(wú)關(guān)的flags），
這樣就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)新的不同類型的namespace，
并把新創(chuàng)建的子進(jìn)程加入新創(chuàng)建的這些namespace中。
*/
setns：將當(dāng)前進(jìn)程加入到已有的 namespace 中。
int setns(int fd, int nstype);
/*
fd：
指向/proc/[pid]/ns/目錄里相應(yīng)namespace對(duì)應(yīng)的文件，
表示要加入哪個(gè)namespace
nstype：
指定namespace的類型（上面的任意一個(gè)CLONE_NEW*）：
1. 如果當(dāng)前進(jìn)程不能根據(jù)fd得到它的類型，如fd由其他進(jìn)程創(chuàng)建，
并通過(guò)UNIX domain socket傳給當(dāng)前進(jìn)程，
那么就需要通過(guò)nstype來(lái)指定fd指向的namespace的類型
2. 如果進(jìn)程能根據(jù)fd得到namespace類型，比如這個(gè)fd是由當(dāng)前進(jìn)程打開(kāi)的，
那么nstype設(shè)置為0即可
*/
unshare：使當(dāng)前進(jìn)程退出指定類型的 namespace，并加入到新創(chuàng)建的 namespace（相當(dāng)于創(chuàng)建并加入新的 namespace）。
int unshare(int flags);
/*
flags：
指定一個(gè)或者多個(gè)上面的CLONE_NEW*，
這樣當(dāng)前進(jìn)程就退出了當(dāng)前指定類型的namespace并加入到新創(chuàng)建的namespace
*/
ioctl_ns：查詢 namespace 信息。
new_fd = ioctl(fd, request);
/*
fd: 指向/proc/[pid]/ns/目錄里相應(yīng)namespace對(duì)應(yīng)的文件
request:
NS_GET_USERNS: 返回指向擁有用戶的文件描述符namespace fd引用的命名空間
NS_GET_PARENT: 返回引用父級(jí)的文件描述符由fd引用的命名空間的命名空間。
*/
看完之后大致可以這樣分類：
- clone、unshare：加入新 namespace
- setsns：加入已有 namespace
- ioctl_ns：主要用于查詢
clone 和 unshare 都是加入新 namespace，二者有什么區(qū)別呢？
二者的功能都是創(chuàng)建并加入新的 namespace， 區(qū)別在于：
- unshare 是使 當(dāng)前進(jìn)程 加入新的 namespace
- clone 是創(chuàng)建一個(gè)新的子進(jìn)程，然后讓 子進(jìn)程 加入新的 namespace，而當(dāng)前進(jìn)程保持不變
查看進(jìn)程所屬的 namespaces
系統(tǒng)中的每個(gè)進(jìn)程都有 /proc/[pid]/ns/ 這樣一個(gè)目錄，里面包含了這個(gè)進(jìn)程所屬 namespace 的信息，里面每個(gè)文件的描述符都可以用來(lái)作為 setns 函數(shù)(后面會(huì)介紹)的參數(shù)。
#查看當(dāng)前bash進(jìn)程所屬的namespace
lixd ~ ls -l /proc/$$/ns
total 0
lrwxrwxrwx 1 lixd lixd 0 Jan 6 19:00 cgroup -> 'cgroup:[4026531835]'
lrwxrwxrwx 1 lixd lixd 0 Jan 6 19:00 ipc -> 'ipc:[4026532227]'
lrwxrwxrwx 1 lixd lixd 0 Jan 6 19:00 mnt -> 'mnt:[4026532241]'
lrwxrwxrwx 1 lixd lixd 0 Jan 6 19:00 net -> 'net:[4026531992]'
lrwxrwxrwx 1 lixd lixd 0 Jan 6 19:00 pid -> 'pid:[4026532243]'
lrwxrwxrwx 1 lixd lixd 0 Jan 6 19:00 pid_for_children -> 'pid:[4026532243]'
lrwxrwxrwx 1 lixd lixd 0 Jan 6 19:00 user -> 'user:[4026531837]'
lrwxrwxrwx 1 lixd lixd 0 Jan 6 19:00 uts -> 'uts:[4026532242]
以ipc:[4026532227]為例，其中 ipc 是 namespace 的類型，4026532227 是 inode number。
如果兩個(gè)進(jìn)程的 ipc namespace 的 inode number一樣，說(shuō)明他們屬于同一個(gè) namespace。
這條規(guī)則對(duì)其他類型的 namespace 也同樣適用。
namespace 數(shù)量限制與回收策略
linux 也限制了 namespace 的數(shù)量，不能無(wú)限制的創(chuàng)建 namespace，具體限制一般在 /proc/sys/user 目錄中。具體如下：
$ tree /proc/sys/user/
/proc/sys/user/
├── max_cgroup_namespaces
├── max_inotify_instances
├── max_inotify_watches
├── max_ipc_namespaces
├── max_mnt_namespaces
├── max_net_namespaces
├── max_pid_namespaces
├── max_user_namespaces
└── max_uts_namespaces
$ cat /proc/sys/user/max_pid_namespaces
6784
以看到，當(dāng)前系統(tǒng)中 PID namespace 最多可以創(chuàng)建 6784 個(gè)。
既然數(shù)量有限制，那已經(jīng)創(chuàng)建的 namespace 什么時(shí)候會(huì)被銷毀回收呢？
規(guī)則還是比較好理解的：當(dāng)一個(gè) namespace 中的所有進(jìn)程都結(jié)束或者移出該 namespace 時(shí)，該 namespace 將會(huì)被銷毀。
這也解釋了為什么沒(méi)有創(chuàng)建 namespace 的 API，因?yàn)閯倓?chuàng)建的 namespace 沒(méi)有任何進(jìn)程，立馬就會(huì)被回收。
不過(guò)也有一些特殊情況，可以再?zèng)]有進(jìn)程的時(shí)候保留 namespace：
- 存在打開(kāi)的 FD，或者對(duì)
/proc/[pid]/ns/*執(zhí)行了 bind mount - 存在子 namespace
- 它是一個(gè)擁有一個(gè)或多個(gè)非用戶 namespace 的 namespace。
- 它是一個(gè) PID namespace，并且有一個(gè)進(jìn)程通過(guò) /proc/[pid]/ns/pid_for_children 符號(hào)鏈接引用了這個(gè) namespace。
- 它是一個(gè) Time namespace，并且有一個(gè)進(jìn)程通過(guò) /proc/[pid]/ns/time_for_children 符號(hào)鏈接引用了這個(gè) namespace。
- 它是一個(gè) IPC namespace，并且有一個(gè) mqueue 文件系統(tǒng)的 mount 引用了該 namespace
- 它是一個(gè) PIDnamespace，并且有一個(gè) proc 文件系統(tǒng)的 mount 引用了該 namespace
一句話描述：當(dāng) namespace 有被使用時(shí)就不會(huì)被回收，反之則會(huì)被回收。
2. 使用 Go 語(yǔ)言操作 Linux 命名空間示例
UTS Namespace
UTS Namespace主要用來(lái)隔離nodename和domainname兩個(gè)系統(tǒng)標(biāo)識(shí)。
在UTS Namespace里面，每個(gè)Namespace允許有自己的hostname.
以下程序展示了如何在 Go 中切換 UTS Namespace。
// 注: 運(yùn)行時(shí)需要 root 權(quán)限。
func main() {
cmd := exec.Command("bash")
cmd.SysProcAttr = &syscall.SysProcAttr{
Cloneflags: syscall.CLONE_NEWUTS,
}
cmd.Stdin = os.Stdin
cmd.Stdout = os.Stdout
cmd.Stderr = os.Stderr
if err := cmd.Run(); err != nil {
log.Fatalln(err)
}
}
運(yùn)行并測(cè)試
DESKTOP-9K4GB6E# go run main.go
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker#
運(yùn)行后會(huì)進(jìn)入了一個(gè)新的 shell 環(huán)境。
查看以下是否真的進(jìn)入了新的 UTS Namespace。
首先使用 pstree查看進(jìn)程關(guān)系：
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker# pstree -pl
init(1)─┬─init(1272)───init(1273)───server(1274)─┬─{server}(1282)
│ ├─{server}(1283)
│ ├─{server}(1284)
│ ├─{server}(1285)
│ ├─{server}(1286)
│ ├─{server}(1287)
│ ├─{server}(1288)
│ └─{server}(1289)
├─init(3701)───init(3702)───zsh(3703)───su(7520)───bash(7521)───zsh(7575)───go(8104)─┬─main(8182)─┬─bash(8187)───pstree(8194)
│ │ ├─{main}(8183)
│ │ ├─{main}(8184)
│ │ ├─{main}(8185)
│ │ └─{main}(8186)
│ ├─{go}(8105)
│ ├─{go}(8106)
│ ├─{go}(8107)
│ ├─{go}(8108)
│ ├─{go}(8109)
│ ├─{go}(8110)
│ ├─{go}(8111)
│ ├─{go}(8112)
│ ├─{go}(8117)
│ └─{go}(8143)
├─init(3763)───init(3764)───zsh(3765)
├─init(5171)───init(5172)───fsnotifier-wsl(5173)
├─init(7459)───init(7460)───bash(7461)───su(7476)───bash(7477)
├─{init}(5)
└─{init}(6)
主要關(guān)注這條：
├─init(3701)───init(3702)───zsh(3703)───su(7520)───bash(7521)───zsh(7575)───go(8104)─┬─main(8182)─┬─bash(8187)
main 程序 pid 為 8182,后續(xù)新創(chuàng)建的 bash pid 為 8187，現(xiàn)在查看二者 uts 是否相同即可：
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker# readlink /proc/8182/ns/uts
uts:[4026532242]
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker# readlink /proc/8187/ns/uts
uts:[4026532386]
可以發(fā)現(xiàn)二者確實(shí)不在一個(gè) UTS Namespace 中。由于 UTS Namespace hostname 做了隔離 所以在這個(gè)環(huán)境內(nèi)修改 hostname 應(yīng)該不影響外部主機(jī)， 下面來(lái)做 下實(shí)驗(yàn)。
在這個(gè)新的 bash 環(huán)境中修改 hostname
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker# hostname bash
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker# hostname
bash
新開(kāi)一個(gè)在宿主機(jī)上查看 hostname：
lixd ~ $ hostname
DESKTOP-9K4GB6E
可以看到外部的 hostname 并沒(méi)有被修改影響，由此可了解 UTS Namespace 的作用。
IPC Namespace
IPC Namespace 用來(lái)隔離 sys V IPC和 POSIX message queues。
每個(gè) IPC Namespace 都有自己的 Sys V IPC 和 POSIX message queues。
微調(diào)一下程序，只是修改了 Cloneflags，新增了 CLONE_NEWIPC，表示同時(shí)創(chuàng)建 IPC Namespace。
// 注: 運(yùn)行時(shí)需要 root 權(quán)限。
func main() {
cmd := exec.Command("bash")
cmd.SysProcAttr = &syscall.SysProcAttr{
// Cloneflags: syscall.CLONE_NEWUTS,
Cloneflags: syscall.CLONE_NEWUTS | syscall.CLONE_NEWIPC,
}
cmd.Stdin = os.Stdin
cmd.Stdout = os.Stdout
cmd.Stderr = os.Stderr
if err := cmd.Run(); err != nil {
log.Fatalln(err)
}
}
運(yùn)行并測(cè)試：
# 先查看宿主機(jī)上的 ipc message queue
DESKTOP-9K4GB6E# ipcs -q
------ Message Queues --------
key msqid owner perms used-bytes messages
# 然后創(chuàng)建一個(gè)
DESKTOP-9K4GB6E# ipcmk -Q
Message queue id: 0
# 再次查看，發(fā)現(xiàn)有了
DESKTOP-9K4GB6E# ipcs -q
------ Message Queues --------
key msqid owner perms used-bytes messages
0x70ffd07c 0 root 644 0 0
運(yùn)行程序進(jìn)入新的 shell
DESKTOP-9K4GB6E# go run main.go
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker# ipcs -q
------ Message Queues --------
key msqid owner perms used-bytes messages
可以發(fā)現(xiàn)，在新的 Namespace 中已經(jīng)看不到宿主機(jī)上的 message queue 了。說(shuō)明 IPC Namespace 創(chuàng)建成功，IPC 已經(jīng)被隔離。
PID Namespace
PID Namespace是用來(lái)隔離進(jìn)程ID的。
同樣一個(gè)進(jìn)程在不同的PID Namespace里可以擁有不同的PID。
這樣就可以理解，在docker container 里面，使用ps -ef經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，在容器內(nèi)，前臺(tái)運(yùn)行的那個(gè)進(jìn)程PID是1，但是在容器外，使用ps -ef會(huì)發(fā)現(xiàn)同樣的進(jìn)程卻有不同的PID，這就是PID Namespace做的事情。
再次調(diào)整程序，增加 PID flags：
// 注: 運(yùn)行時(shí)需要 root 權(quán)限。
func main() {
cmd := exec.Command("bash")
cmd.SysProcAttr = &syscall.SysProcAttr{
// Cloneflags: syscall.CLONE_NEWUTS,
// Cloneflags: syscall.CLONE_NEWUTS | syscall.CLONE_NEWIPC,
Cloneflags: syscall.CLONE_NEWUTS | syscall.CLONE_NEWIPC | syscall.CLONE_NEWPID,
}
cmd.Stdin = os.Stdin
cmd.Stdout = os.Stdout
cmd.Stderr = os.Stderr
if err := cmd.Run(); err != nil {
log.Fatalln(err)
}
}
運(yùn)行并測(cè)試：
DESKTOP-9K4GB6E# go run main.go
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker# pstree -pl
init(1)─┬─init(1272)───init(1273)───server(1274)─┬─{server}(1282)
│ ├─{server}(1283)
│ ├─{server}(1284)
│ ├─{server}(1285)
│ ├─{server}(1286)
│ ├─{server}(1287)
│ ├─{server}(1288)
│ └─{server}(1289)
├─init(3701)───init(3702)───zsh(3703)───su(7520)───bash(7521)───zsh(7575)───go(9103)─┬─main(9184)─┬─bash(9189)───pstree(9196)
│ │ ├─{main}(9185)
│ │ ├─{main}(9186)
│ │ ├─{main}(9187)
│ │ └─{main}(9188)
│ ├─{go}(9104)
│ ├─{go}(9105)
│ ├─{go}(9106)
│ ├─{go}(9107)
│ ├─{go}(9108)
│ ├─{go}(9109)
│ ├─{go}(9110)
│ ├─{go}(9111)
│ ├─{go}(9112)
│ └─{go}(9120)
├─init(3763)───init(3764)───zsh(3765)
├─init(5171)───init(5172)───fsnotifier-wsl(5173)
├─init(7459)───init(7460)───bash(7461)───su(7476)───bash(7477)
├─init(8201)───init(8202)───zsh(8203)
├─{init}(5)
└─{init}(6)
可以看到 main 函數(shù) pid 為 9184，而新開(kāi)的 bash pid 為 9189。
然后再新開(kāi)的 bash 中查看自己的 pid：
這里只能使用
echo $$命令查看，ps、top 等命令會(huì)查看到其他 Namespace 中的信息。
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker# echo $$
1
發(fā)現(xiàn) pid 是1，說(shuō)明再新開(kāi)的 PID Namespace 中只有一個(gè) bash 這個(gè)進(jìn)程，而且被偽裝成了 1 號(hào)進(jìn)程。
Mount Namespace
Mount Namespace用來(lái)隔離各個(gè)進(jìn)程看到的掛載點(diǎn)視圖。
在不同Namespace的進(jìn)程中，看到的文件系統(tǒng)層次是不一樣的。 在Mount Namespace中調(diào)用mount()和umount()僅僅只會(huì)影響當(dāng)前Namespace內(nèi)的文件系統(tǒng)，而對(duì)全局的文件系統(tǒng)是沒(méi)有影響的。
看到這里，也許就會(huì)想到chroot()，它也是將某一個(gè)子目錄變成根節(jié)點(diǎn)。但是，Mount Namespace不僅能實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，而且能以更加靈活和安全的方式實(shí)現(xiàn)。
需要注意的是，Mount Namespace 的 flag 是
CLONE_NEWNS,直接是 NEWNS 而不是 NEWMOUNT,因?yàn)?Mount Namespace 是 Linux 中實(shí)現(xiàn)的第一個(gè) Namespace，當(dāng)時(shí)也沒(méi)想到后續(xù)會(huì)有很多類型的 Namespace 加入。
再次修改代碼，增加 Mount Namespace 的 flag
cmd.SysProcAttr = &syscall.SysProcAttr{
// Cloneflags: syscall.CLONE_NEWUTS,
// Cloneflags: syscall.CLONE_NEWUTS | syscall.CLONE_NEWIPC,
// Cloneflags: syscall.CLONE_NEWUTS | syscall.CLONE_NEWIPC | syscall.CLONE_NEWPID,
Cloneflags: syscall.CLONE_NEWUTS | syscall.CLONE_NEWIPC | syscall.CLONE_NEWPID | syscall.CLONE_NEWNS,
}
運(yùn)行并測(cè)試：
首先運(yùn)行程序并在新的 bash 環(huán)境中查看 /proc
DESKTOP-9K4GB6E# go run main.go
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker# ls /proc
1 3764 7476 9476 cmdline driver kallsyms loadavg net swaps vmallocinfo
1272 3765 7477 9557 config.gz execdomains kcore locks pagetypeinfo sys vmstat
1273 5171 7520 9562 consoles filesystems key-users mdstat partitions sysvipc zoneinfo
1274 5172 7521 9569 cpuinfo fs keys meminfo sched_debug thread-self
3701 5173 7575 acpi crypto interrupts kmsg misc schedstat timer_list
3702 7459 8201 buddyinfo devices iomem kpagecgroup modules self tty
3703 7460 8202 bus diskstats ioports kpagecount mounts softirqs uptime
3763 7461 8203 cgroups dma irq kpageflags mtrr stat version
可以看到，有一大堆文件，這是因?yàn)楝F(xiàn)在查看到的其實(shí)是宿主機(jī)上的 /proc 目錄。
現(xiàn)在把 proc 目錄掛載到當(dāng)前 Namespace 中來(lái)：
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker# mount -t proc proc /proc
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker# ls /proc
1 cmdline diskstats interrupts key-users loadavg mounts schedstat sysvipc vmallocinfo
10 config.gz dma iomem keys locks mtrr self thread-self vmstat
acpi consoles driver ioports kmsg mdstat net softirqs timer_list zoneinfo
buddyinfo cpuinfo execdomains irq kpagecgroup meminfo pagetypeinfo stat tty
bus crypto filesystems kallsyms kpagecount misc partitions swaps uptime
cgroups devices fs kcore kpageflags modules sched_debug sys version
可以看到，少了一些文件，少的主要是數(shù)字命名的目錄，因?yàn)楫?dāng)前 Namespace 下沒(méi)有這些進(jìn)程，自然就看不到對(duì)應(yīng)的信息了。
此時(shí)就可以通過(guò) ps 命令來(lái)查看了：
root@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker# ps -ef
UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD
root 1 0 0 13:13 pts/2 00:00:00 bash
root 11 1 0 13:13 pts/2 00:00:00 ps -ef
可以看到，在當(dāng)前 Namespace 中 bash 為 1 號(hào)進(jìn)程。
這就說(shuō)明，當(dāng)前 Mount Namespace 中的 mount 和外部是隔離的，mount 操作并沒(méi)有影響到外部，Docker volume 也是利用了這個(gè)特性。
User Namespace
User Narespace 主要是隔離用戶的用戶組ID。
也就是說(shuō)，一個(gè)進(jìn)程的 UserID 和GroupID 在不同的 User Namespace 中可以是不同的。
比較常用的是，在宿主機(jī)上以一個(gè)非 root 用戶運(yùn)行創(chuàng)建一個(gè) User Namespace, 然后在 User Namespace 里面卻映射成 root 用戶。這意味著，這個(gè)進(jìn)程在 User Namespace 里面有 root 權(quán)限，但是在 User Namespace 外面卻沒(méi)有 root 的權(quán)限。
再次修改代碼，增加 User Namespace 的 flag：
cmd.SysProcAttr = &syscall.SysProcAttr{
Cloneflags: syscall.CLONE_NEWUTS | syscall.CLONE_NEWIPC | syscall.CLONE_NEWPID | syscall.CLONE_NEWNS | syscall.CLONE_NEWUSER,
}
運(yùn)行并測(cè)試：
首先在宿主機(jī)上查看一個(gè) user 和 group：
DESKTOP-9K4GB6E# id
uid=0(root) gid=0(root) groups=0(root)
可以看到，此時(shí)是 root 用戶。
運(yùn)行程序，進(jìn)入新的 bash 環(huán)境：
DESKTOP-9K4GB6E# go run main.go
nobody@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker$ id
uid=65534(nobody) gid=65534(nogroup) groups=65534(nogroup)
可以看到，UID 是不同的，說(shuō)明 User Namespace 生效了。
Network Namespace
Network Namespace 是用來(lái)隔離網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、IP 地址端口等網(wǎng)絡(luò)棧的 Namespace。
Network Namespace 可以讓每個(gè)容器擁有自己獨(dú)立的(虛擬的)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而且容器內(nèi)的應(yīng)用可以綁定到自己的端口，每個(gè) Namespace 內(nèi)的端口都不會(huì)互相沖突。
在宿主機(jī)上搭建網(wǎng)橋后，就能很方便地實(shí)現(xiàn)容器之間的通信，而且不同容器上的應(yīng)用可以使用相同的端口。
再次修改代碼，增加 Network Namespace 的 flag：
cmd.SysProcAttr = &syscall.SysProcAttr{
Cloneflags: syscall.CLONE_NEWUTS | syscall.CLONE_NEWIPC | syscall.CLONE_NEWPID | syscall.CLONE_NEWNS |
syscall.CLONE_NEWUSER | syscall.CLONE_NEWNET,
}
運(yùn)行并測(cè)試：
首先看一下宿主機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：
DESKTOP-9K4GB6E# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: bond0: <BROADCAST,MULTICAST,MASTER> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/ether 22:2f:1f:8e:f7:72 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: dummy0: <BROADCAST,NOARP> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/ether 7e:46:8b:04:23:81 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
4: tunl0@NONE: <NOARP> mtu 1480 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/ipip 0.0.0.0 brd 0.0.0.0
5: sit0@NONE: <NOARP> mtu 1480 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/sit 0.0.0.0 brd 0.0.0.0
6: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
link/ether 00:15:5d:6e:f2:65 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.18.167.21/20 brd 172.18.175.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::215:5dff:fe6e:f265/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
有 lo、eth0 等6 個(gè)設(shè)備。
然后運(yùn)行程序：
DESKTOP-9K4GB6E# go run main.go
nobody@DESKTOP-9K4GB6E:/home/lixd/projects/docker/mydocker$ ip addr
1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: tunl0@NONE: <NOARP> mtu 1480 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/ipip 0.0.0.0 brd 0.0.0.0
3: sit0@NONE: <NOARP> mtu 1480 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/sit 0.0.0.0 brd 0.0.0.0
可以發(fā)現(xiàn)，新的 Namespace 中只有3個(gè)設(shè)備了，說(shuō)明 Network Namespace 生效了。
3. 小結(jié)
- 0）Docker 使用 namespace 進(jìn)行隔離。
- 1）Namespace 的本質(zhì)：Linux Namespace 是 Linux 提供的一種內(nèi)核級(jí)別環(huán)境隔離的方法，本質(zhì)就是對(duì)全局系統(tǒng)資源的一種封裝隔離。
- 2）Namespace 的使用：Namespace API 一共 4個(gè)，最常用的就是 clone，而 Go 已經(jīng)把 clone 調(diào)用給封裝好了，使用時(shí)只需要傳入不同參數(shù)即可控制創(chuàng)建不同 Namespace。
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4. 參考
- overview of Linux namespaces
- Namespaces in operation, part 1: namespaces overview
- Linux namespaces
- Linux_namespaces
- DOCKER基礎(chǔ)技術(shù)：LINUX NAMESPACE（上）
- DOCKER基礎(chǔ)技術(shù)：LINUX NAMESPACE（下）
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的探索 Linux Namespace：Docker 隔离的神奇背后的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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