Linux的命名空间

1. 为什么提供命名空间

命名空间是一种轻量级的虚拟化手段。

传统的虚拟化软件，是虚拟化多个不同的操作系统，对共享资源的限制很大。

通过提供命名空间，可以让进程与进程之间，用户与用户之间彼此看不到对方。

命名空间，相当于容器。

命名空间，本质上建立了系统的不同视图。

chroot是一种简单的命名空间，仅限于将进程限制在文件系统的某一部分。

2. 创建命名空间的方式

1). fork/clone创建新进程时，可以设置选项，使新进程与父进程共享命名空间，还是新进程创建一个独立的命名空间。

2). unshare系统调用，可以将进程的某些部分从父进程分离，其中也包括命名空间。

3. 实现：

   1: struct task_struct {

   2: ......

   3: /* namespaces */

   4:     struct nsproxy *nsproxy;

   5: ......

   6: }

   1: /*

   2:  * A structure to contain pointers to all per-process

   3:  * namespaces - fs (mount), uts, network, sysvipc, etc.

   4:  *

   5:  * 'count' is the number of tasks holding a reference.

   6:  * The count for each namespace, then, will be the number

   7:  * of nsproxies pointing to it, not the number of tasks.

   8:  *

   9:  * The nsproxy is shared by tasks which share all namespaces.

  10:  * As soon as a single namespace is cloned or unshared, the

  11:  * nsproxy is copied.

  12:  */

  13: struct nsproxy {

  14:     atomic_t count;

  15:     struct uts_namespace *uts_ns;

  16:     struct ipc_namespace *ipc_ns;

  17:     struct mnt_namespace *mnt_ns;

  18:     struct pid_namespace *pid_ns;

  19:     struct net          *net_ns;

  20: };

每个进程都有一个指针指向nsproxy结构体，多个进程可能共享一个nsproxy结构体，比如父子进程。

一个nsproxy代表一整套的命名空间实现，其中包含了几个子系统的命名空间：

UTS(UNIX Timesharing System)，包含了运行内核的名称，版本，底层体系结构的信息；

IPC，包含了所有与进程间通信有关的信息；

MNT，包含了文件系统的视图；

PID，就是进程ID；

USER，就是用户；

NET，与网络相关。

各个子系统对于命名空间的实现与应用都各不相同。