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【Linux】Namespace

article 2024/11/23 9:00:57

一、概念

Linux Namespace 是 Linux 内核提供的一种特性，用于对系统资源进行隔离。通过 Namespace，不同的进程组可以拥有独立的系统资源视图，即使它们在同一台物理机器上运行。这种隔离机制使得容器技术成为可能，因为它允许在单个宿主机上运行多个隔离的容器实例，每个容器都拥有自己的网络、进程空间、用户ID等资源，而不会相互干扰。

二、类型

1、UTS namespaces：隔离主机名和域名信息

使用exec创建一个执行sh命令的新进程，对该进程属性改为CLONE_NEWUTS，然后运行，

其中cmd的Run方法会阻塞父进程知道子进程执行结束。

package main

import (
    "os/exec"
    "syscall"
    "os"
    "fmt"
)
func main () {
    cmd:=exec.Command("sh")
    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{
        fmt.Println("cmd.run err:",err)
    }
}

在sh环境内执行以下命令更改hostname，sh环境中的hostname改变而主机host 未改变。

hostname -b bird

2、IPC namespaces：隔离进程间通信资源

在SysProcAttr类的CloneFlags中或上syscall.CLONE_NEWIPC，实现进程间通信资源隔离。

func main () {
    cmd:=exec.Command("sh")
    cmd.SysProcAttr=&syscall.SysProcAttr{
        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{
        fmt.Println("cmd run err:",err)
    }

}

使用以下命令创建消息队列

ipcmk -Q

在sh环境中执行：

ipcs -q

发现没有消息队列，说明实现了进程间通信隔离，IPC已经被隔离。

3、PID namespaces：隔离进程ID

同理，添加syscall.CLONE_NEWPID

func main () {
    cmd:=exec.Command("sh")
    cmd.SysProcAttr=&syscall.SysProcAttr{
        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{
        fmt.Println("cmd run err:",err)
    }

}

在主机上查看tiny_docker的pid为4828

在sh环境中查看pid为1，主机上的pid4828映射到Namespace后pid为1，实现了PID隔离。

但此时执行ps,top等命令还是会显示主机的信息，应为该命令使用/proc文件内容，此内容未被隔离。

4、Mount namespaces：隔离文件系统挂载点

添加syscall.CLONE_NEWNS（namespace缩写）

"mount"（挂载）是一个过程，它将文件系统（如硬盘驱动器、分区、磁盘映像文件、网络共享等）连接到一个已存在的文件系统树中。挂载操作使得文件系统能够被用户和程序访问，就像它们是本地文件系统的一部分一样。

func main () {
    cmd:=exec.Command("sh")
    cmd.SysProcAttr=&syscall.SysProcAttr{
        Cloneflags:syscall.CLONE_NEWUTS|syscall.CLONE_NEWIPC|
            syscall.CLONE_NEWPID|syscall.CLONE_NEWNS,
    }
    cmd.Stdin=os.Stdin
    cmd.Stdout=os.Stdout
    cmd.Stderr=os.Stderr
    if err:=cmd.Run();err!=nil{
        fmt.Println("cmd run err:",err)
    }

}

执行ps -elf还是显示主机的进程，在sh中执行mount -t proc proc /proc将proc挂载到自己的namespace中，再执行ps -elf:

让我们分解这个命令：

mount：这是用来挂载文件系统的命令。
-t proc：这指定了要挂载的文件系统类型，这里是 proc。
proc：这是源文件系统，对于 proc 文件系统来说，源文件系统总是 proc。
/proc：这是挂载点，即挂载后文件系统在文件系统中的路径。/proc 是 proc 文件系统的标准挂载点。

当你执行 mount -t proc proc /proc 命令时，你会将 proc 文件系统挂载到 /proc 目录。这个操作通常是自动完成的，因为大多数 Linux 发行版在系统启动时会自动挂载 proc 文件系统。这个文件系统对于系统管理员和程序来说非常重要，因为它提供了一个接口来获取和操作内核和进程的信息。

5、User namespaces：隔离用户和组ID

func main () {
    cmd:=exec.Command("sh")
    cmd.SysProcAttr=&syscall.SysProcAttr{
        Cloneflags:syscall.CLONE_NEWUTS|syscall.CLONE_NEWIPC|
syscall.CLONE_NEWPID|syscall.CLONE_NEWNS|syscall.CLONE_NEWUSER,
    }
    cmd.Stdin=os.Stdin
    cmd.Stdout=os.Stdout
    cmd.Stderr=os.Stderr
    if err:=cmd.Run();err!=nil{
        fmt.Println("cmd run err:",err)
    }

}

执行id命令查看当前的用户和用户组

可以看到UID不同，实现了UID的隔离。

6、Network namespaces：隔离网络设备和网络栈

func main () {
    cmd:=exec.Command("sh")
    cmd.SysProcAttr=&syscall.SysProcAttr{
        Cloneflags:syscall.CLONE_NEWUTS|syscall.CLONE_NEWIPC|
            syscall.CLONE_NEWPID|syscall.CLONE_NEWNS|syscall.CLONE_NEWUSER|syscall.CLONE_NEWNET,
    }
    cmd.Stdin=os.Stdin
    cmd.Stdout=os.Stdout
    cmd.Stderr=os.Stderr
    if err:=cmd.Run();err!=nil{
        fmt.Println("cmd run err:",err)
    }

}