容器核心技术–Namespace
上文提到，容器技术的核心有两个：Namespace 和 Cgroup。本节先来介绍 Namespace 是什么。
简单来说，Namespace 可以为容器提供系统资源隔离能力。
当然，这样讲过于笼统，我们来举个例子：假如一个容器中的进程需要使用 root 权限，出于安全考虑，我们不可能把宿主机的 root 权限给他。但是通过 Namespace 机制，我们可以隔离宿主机与容器的真实用户资源，谎称一个普通用户就是 root，骗过这个程序。从这个角度看，Namespace 就是内核对进程说谎的机制，目前（Linux最新的稳定版本为5.6），内核可以说的谎话有 8 种：
| Namespace | 系统调用 |
|---|---|
| Mount | CLONE_NEWNS |
| UTS | CLONE_NEWUTS |
| IPC | CLONE_NEWIPC |
| PID | CLONE_NEWPID |
| Network | CLONE_NEWNET |
| User | CLONE_NEWUSER |
| Cgroup | CLONE_NEWCGROUP |
| Time | CLONE_NEWTIME |
1. Namespace 详解
1.1 Mount Namespace
Mount Namespace 用来隔离文件系统的挂载点，不同的 Mount namespace 拥有各自独立的挂载点信息。在 Docker 这样的容器引擎中，Mount namespace 的作用就是保证容器中看到的文件系统的视图。
1.2 UTS Namespace
UTS Namespace 用来隔离系统的主机名、hostname 和 NIS 域名。
1.3 IPC Namespace
IPC 就是在不同进程间传递和交换信息。IPC Namespace 使得容器内的所有进程，进行的数据传输、共享数据、通知、资源共享等范围控制在所属容器内部，对宿主机和其他容器没有干扰。
1.4 PID Namespace
PID namespaces用来隔离进程的 ID 空间，使得不同容器里的进程 ID 可以重复，相互不影响。
1.5 Network Namespace
Network namespace 用来隔离网络，每个 namespace 可以有自己独立的网络栈，路由表，防火墙规则等。
1.6 user namespace
user namespace 是例子中讲到的，控制用户 UID 和 GID 在容器内部和宿主机上的一个映射，主要用来管理权限。
1.7 Time namespace
这个 Namespace 允许操作系统为进程设定不同的系统时间。
1.8 Cgroup Namespace
这个 Namespace 用来限制 CGroup 根目录下不同层级目录的权限，使得 CGROUP 根目录下的子目录的进程无法影响到父目录。
2. 实践出真知
2.1 感受 Namespace
讲了那么多理论，Namespace 能不能让我们直接观察到呢？
让我们进入 Linux 环境，执行如下操作：
# 进入/proc/目录cd /proc/# 查看当前目录下有哪些文件或目录ls# 随便进入一个以数字（进程号）命名的目录，比如1cd 1# 查看ns（Namespace）目录下的内容ls -al ns
当前目录下红色的链接，就是这个进程对应的 Namespace。
有兴趣的读者可以看看其他不同进程的 Namespace，比对下是否有差异。如果你找到某个进程的Namespace 与其他的不一致，就说明这个进程指定了 Namespace 隔离。
2.2 使用 Namespace 自制简易容器
将以下代码保存到/root/test/container.c
#define _GNU_SOURCE#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>#include <sys/mount.h>#include <sys/capability.h>#include <stdio.h>#include <sched.h>#include <signal.h>#include <unistd.h>#define STACK_SIZE (1024 * 1024)static char container_stack[STACK_SIZE];char* const container_args[] = {/bin/bash,NULL};int pipefd[];void set_map(char* file, int inside_id, int outside_id, int len) {FILE* mapfd = fopen(file, w);if (NULL == mapfd) {perror(open file error);return;}fprintf(mapfd, %d %d %d, inside_id, outside_id, len);fclose(mapfd);}void set_uid_map(pid_t pid, int inside_id, int outside_id, int len) {char file[];sprintf(file, /proc/%d/uid_map, pid);set_map(file, inside_id, outside_id, len);}void set_gid_map(pid_t pid, int inside_id, int outside_id, int len) {char file[];sprintf(file, /proc/%d/gid_map, pid);set_map(file, inside_id, outside_id, len);}int container_main(){char ch;close(pipefd[]);read(pipefd[], &ch, );sethostname(container,);/* Mount Namespace */mount(proc, /proc, proc, , NULL);mount(none, /tmp, tmpfs, , );execv(container_args[], container_args);return ;}int main(){const int gid=getgid(), uid=getuid();pipe(pipefd);int container_pid = clone(container_main, container_stack+STACK_SIZE,CLONE_NEWCGROUP|CLONE_NEWIPC|CLONE_NEWUTS | CLONE_NEWPID | CLONE_NEWNS | CLONE_NEWUSER | SIGCHLD, NULL);set_uid_map(container_pid, , uid, );set_gid_map(container_pid, , gid, );close(pipefd[]);waitpid(container_pid, NULL, );return ;}我们不用读懂这个代码，只需要留意下 main 主函数中这部分
int container_pid = clone(container_main, container_stack+STACK_SIZE,CLONE_NEWCGROUP|CLONE_NEWIPC|CLONE_NEWNET|CLONE_NEWUTS | CLONE_NEWPID | CLONE_NEWNS | CLONE_NEWUSER | SIGCHLD, NULL);
这段代码 调用 clone 实现线程的系统调用，用来创建一个新的进程，并可以通过设计上述参数达到隔离。
执行下面的操作
# 安装可能需要的依赖sudo dnf install -y libcap-devel# 编译这个文件cc container.c -o container# 运行./container
执行我们编译好的container程序后，发现我们处于一个新的环境的终端中，你可以在这里验证你的猜测，比如查看当前环境的进程 ps，当前登录的用户 whoami，网络状况 ip a等等，使用exit 可以退出回到原来的环境。
我们确实通过系统调用，创建了一个与宿主机资源隔离的容器环境。
3. 小结
本节我们介绍了 Namespace 机制，和它的 8 种隔离类型，并实现了一具有命名空间隔离功能的“容器”，在这个过程中，希望大家对容器和 Namespace 机制有了更深入的理解。