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Docker内核技术原理之Namespace

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Docker内核技术原理之Namespace插图

Docker的空间隔离使用的是namespace(空间),它是内核提供的一种空间隔离,在一个空间下,每个进程看到的视图是一致的,相应的如果不在一个空间下看到资源视图是不一致的,举个例子,如果两个进程在同一个网络命令空间下,那么他们看到的网络信息(网卡、IP、路由等)是一样的,可以通过localhost的方式互相访问。常用的有6种namespace,在Linux 内核4.6之后又添加了Cgroup这namespace,5.6 之后又添加了时钟namespace。

Namespace 系统调用参数 隔离内容
UTS CLONE_NEWUTS 主机名与域名
IPC CLONE_NEWIPC 信号量、消息队列和共享内存
PID CLONE_NEWPID 进程编号
Network CLONE_NEWNET 网络设备、网络栈、端口等等
Mount CLONE_NEWNS 挂载点(文件系统)
User CLONE_NEWUSER 用户和用户组
Cgroup CLONE_NEWCGROUP Cgroup的根目录
Time CLONE_NEWTIME 时钟

这里有个小细节,上面表格创建Mount Namespace的系统调用参数是CLONE_NEWNS,而不是CLONE_NEWMOUNT。从字面理解是创建一个命名空间的意思,这是由于历史原因导致的,因为Mount Namespace是第一个namespace,内核的开发者可能也没有预料到后续还有其它的namespace的加入,所以就先把CLONE_NEWNS给占用了。

可见,namespace的隔离其实并不充分,除了上面的隔离能力,其他的都一样。譬如,时钟在内核5.6版本之前,所有容器和操作系统都共享同一个时钟,如果修改了操作系统的时间,所有容器都时间都会变化。

Docker内核技术原理之Namespace插图(1)

namespace实现原理也非常简单,每个进程(task_struct)都有一个关于namespace的属性nsproxy,表示自己所属的namespace。

struct task_struct { ...

/* namespaces */

struct nsproxy *nsproxy;

...

}

其中的nsproxy就是指向各种namespace的一个代理。如下所示:

Docker内核技术原理之Namespace插图(2)

当新进程被创建后会继承其父进程的namespace,这就是为啥一个容器里面的所有进程都共享namespace。在Linux集群上面,通过读取“/proc/进程ID/ns/”下的文件可以获取到每个进程对应的namespace。

Docker内核技术原理之Namespace插图(3)
(版权归原作者所有,侵删)

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