Linux操作系统中的Namespace是个什么鬼

实际上，clone() 是在 C 语言库中定义的一个封装(wrapper)函数，它负责建立新进程的堆栈并且调用对编程者隐藏的 clone() 系统调用。Clone() 其实是 linux 系统调用 fork() 的一种更通用的实现方式，它可以通过 flags 来控制使用多少功能。一共有 20 多种 CLONE_ 开头的 falg(标志位) 参数用来控制 clone 进程的方方面面(比如是否与父进程共享虚拟内存等)，下面我们只介绍与 namespace 相关的 4 个参数：

• fn：指定一个由新进程执行的函数。当这个函数返回时，子进程终止。该函数返回一个整数，表示子进程的退出代码。
• child_stack：传入子进程使用的栈空间，也就是把用户态堆栈指针赋给子进程的 esp 寄存器。调用进程(指调用 clone() 的进程)应该总是为子进程分配新的堆栈。
• flags：表示使用哪些 CLONE_ 开头的标志位，与 namespace 相关的有CLONE_NEWIPC、CLONE_NEWNET、CLONE_NEWNS、CLONE_NEWPID、CLONE_NEWUSER、CLONE_NEWUTS 和 CLONE_NEWCGROUP。
• arg：指向传递给 fn() 函数的参数。

在后续的文章中，我们主要通过 clone() 函数来创建并演示各种类型的 namespace。

setns函数

通过 setns() 函数可以将当前进程加入到已有的 namespace 中。setns() 在 C 语言库中的声明如下：

#define _GNU_SOURCE 
#include <sched.h> 
int setns(int fd, int nstype); 

和 clone() 函数一样，C 语言库中的 setns() 函数也是对 setns() 系统调用的封装：

• fd：表示要加入 namespace 的文件描述符。它是一个指向 /proc/[pid]/ns 目录中文件的文件描述符，可以通过直接打开该目录下的链接文件或者打开一个挂载了该目录下链接文件的文件得到。
• nstype：参数 nstype 让调用者可以检查 fd 指向的 namespace 类型是否符合实际要求。若把该参数设置为 0 表示不检查。

前面我们提到：可以通过挂载的方式把 namespace 保留下来。保留 namespace 的目的是为以后把进程加入这个 namespace 做准备。在 docker 中，使用 docker exec 命令在已经运行着的容器中执行新的命令就需要用到 setns() 函数。为了把新加入的 namespace 利用起来，还需要引入 execve() 系列的函数(笔者在 《Linux 创建子进程执行任务》一文中介绍过 execve() 系列的函数，有兴趣的同学可以前往了解)，该函数可以执行用户的命令，比较常见的用法是调用 /bin/bash 并接受参数运行起一个 shell。

unshare函数和命令

通过 unshare 函数可以在原进程上进行 namespace 隔离。也就是创建并加入新的 namespace 。unshare() 在 C 语言库中的声明如下：

#define _GNU_SOURCE 
#include <sched.h> 
int unshare(int flags); 

和前面两个函数一样，C 语言库中的 unshare() 函数也是对 unshare() 系统调用的封装。调用 unshare() 的主要作用就是：不启动新的进程就可以起到资源隔离的效果，相当于跳出原先的 namespace 进行操作。

系统还默认提供了一个叫 unshare 的命令，其实就是在调用 unshare() 系统调用。下面的 demo 使用 unshare 命令把当前进程的 user namespace 设置成了 root：

总结

namespace 是 linux 内核提供的特性，为虚拟化而生。随着 docker 的诞生引爆了容器技术，也把长期在后台默默奉献的 namespace 技术推到了大家的面前。笔者试图通过对 namespace 技术的学习和理解来加深对容器技术的认识，所以接下来会通过文章记录学习 namespace 的点点滴滴，希望能和同学们一起进步。

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（编辑：信阳站长网）

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