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Mount Namespace

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Grundlegende Informationen

Ein Mount-Namespace ist eine Funktion des Linux-Kernels, die eine Isolierung der Dateisystem-Mount-Punkte für eine Gruppe von Prozessen ermöglicht. Jeder Mount-Namespace hat seine eigenen Dateisystem-Mount-Punkte, und Änderungen an den Mount-Punkten in einem Namespace wirken sich nicht auf andere Namespaces aus. Das bedeutet, dass Prozesse, die in verschiedenen Mount-Namespaces ausgeführt werden, unterschiedliche Ansichten der Dateisystem-Hierarchie haben können.

Mount-Namespaces sind besonders nützlich bei der Containerisierung, bei der jeder Container sein eigenes Dateisystem und seine eigene Konfiguration haben sollte, isoliert von anderen Containern und dem Host-System.

Funktionsweise:

  1. Wenn ein neuer Mount-Namespace erstellt wird, wird er mit einer Kopie der Mount-Punkte aus seinem übergeordneten Namespace initialisiert. Das bedeutet, dass der neue Namespace bei der Erstellung die gleiche Ansicht des Dateisystems wie sein übergeordneter Namespace teilt. Jegliche nachfolgende Änderungen an den Mount-Punkten innerhalb des Namespace wirken sich jedoch nicht auf den übergeordneten Namespace oder andere Namespaces aus.

  2. Wenn ein Prozess einen Mount-Punkt innerhalb seines Namespaces ändert, z.B. ein Dateisystem einbindet oder aushängt, ist die Änderung lokal für diesen Namespace und wirkt sich nicht auf andere Namespaces aus. Dadurch kann jeder Namespace seine eigene unabhängige Dateisystem-Hierarchie haben.

  3. Prozesse können zwischen Namespaces wechseln, indem sie den Systemaufruf setns() verwenden oder neue Namespaces erstellen, indem sie die Systemaufrufe unshare() oder clone() mit dem Flag CLONE_NEWNS verwenden. Wenn ein Prozess zu einem neuen Namespace wechselt oder einen erstellt, verwendet er die mit diesem Namespace verbundenen Mount-Punkte.

  4. Dateideskriptoren und Inodes werden über Namespaces hinweg geteilt, d.h. wenn ein Prozess in einem Namespace einen geöffneten Dateideskriptor hat, der auf eine Datei zeigt, kann er diesen Dateideskriptor an einen Prozess in einem anderen Namespace weitergeben, und beide Prozesse greifen auf dieselbe Datei zu. Die Pfadangabe der Datei kann jedoch in beiden Namespaces aufgrund von Unterschieden in den Mount-Punkten unterschiedlich sein.

Labor:

Erstellen Sie verschiedene Namespaces

CLI

sudo unshare -m [--mount-proc] /bin/bash

Durch das Einhängen einer neuen Instanz des /proc-Dateisystems mit dem Parameter --mount-proc stellen Sie sicher, dass der neue Mount-Namespace eine genaue und isolierte Ansicht der prozessspezifischen Informationen für diesen Namespace hat.

Fehler: bash: fork: Kann keinen Speicher zuweisen

Wenn unshare ohne die Option -f ausgeführt wird, tritt ein Fehler aufgrund der Art und Weise auf, wie Linux neue PID (Process ID)-Namespaces behandelt. Die wichtigsten Details und die Lösung sind wie folgt:

  1. Problem Erklärung:

  • Der Linux-Kernel ermöglicht es einem Prozess, neue Namespaces mit dem unshare-Systemaufruf zu erstellen. Der Prozess, der die Erstellung eines neuen PID-Namespaces initiiert (als "unshare"-Prozess bezeichnet), tritt jedoch nicht in den neuen Namespace ein; nur seine Kindprozesse tun dies.

  • Die Ausführung von %unshare -p /bin/bash% startet /bin/bash im selben Prozess wie unshare. Folglich befinden sich /bin/bash und seine Kindprozesse im ursprünglichen PID-Namespace.

  • Der erste Kindprozess von /bin/bash im neuen Namespace wird PID 1. Wenn dieser Prozess beendet wird, löst er die Bereinigung des Namespaces aus, wenn keine anderen Prozesse vorhanden sind, da PID 1 die besondere Rolle hat, verwaiste Prozesse zu übernehmen. Der Linux-Kernel deaktiviert dann die PID-Zuweisung in diesem Namespace.

  1. Konsequenz:

  • Das Beenden von PID 1 in einem neuen Namespace führt zur Bereinigung des PIDNS_HASH_ADDING-Flags. Dies führt dazu, dass die Funktion alloc_pid beim Erstellen eines neuen Prozesses keinen neuen PID zuweisen kann und den Fehler "Kann keinen Speicher zuweisen" erzeugt.

  1. Lösung:

  • Das Problem kann behoben werden, indem die Option -f zusammen mit unshare verwendet wird. Diese Option bewirkt, dass unshare nach der Erstellung des neuen PID-Namespaces einen neuen Prozess forkt.

  • Die Ausführung von %unshare -fp /bin/bash% stellt sicher, dass der unshare-Befehl selbst PID 1 im neuen Namespace wird. /bin/bash und seine Kindprozesse sind dann sicher in diesem neuen Namespace enthalten, was das vorzeitige Beenden von PID 1 verhindert und eine normale PID-Zuweisung ermöglicht.

Durch die Gewährleistung, dass unshare mit der -f-Flag ausgeführt wird, wird der neue PID-Namespace korrekt verwaltet, sodass /bin/bash und seine Unterprozesse ohne den Speicherzuweisungsfehler ausgeführt werden können.

Docker

docker run -ti --name ubuntu1 -v /usr:/ubuntu1 ubuntu bash

Überprüfen, in welchem Namespace sich Ihr Prozess befindet

Um festzustellen, in welchem Namespace sich Ihr Prozess befindet, können Sie den folgenden Befehl verwenden:

ls -l /proc/$$/ns

Dieser Befehl zeigt die Symbolic Links zu den verschiedenen Namespaces an, in denen Ihr Prozess läuft. Der $$-Teil des Befehls stellt die Prozess-ID (PID) Ihres aktuellen Prozesses dar.

ls -l /proc/self/ns/mnt
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr  4 20:30 /proc/self/ns/mnt -> 'mnt:[4026531841]'

Alle Mount-Namespaces finden

sudo find /proc -maxdepth 3 -type l -name mnt -exec readlink {} \; 2>/dev/null | sort -u
# Find the processes with an specific namespace
sudo find /proc -maxdepth 3 -type l -name mnt -exec ls -l  {} \; 2>/dev/null | grep <ns-number>

```bash nsenter -m TARGET_PID --pid /bin/bash ``` Auch können Sie nur in einen anderen Prozess-Namespace eintreten, wenn Sie root sind. Und Sie können nicht in einen anderen Namespace eintreten, ohne einen darauf verweisenden Deskriptor (wie `/proc/self/ns/mnt`).

Da neue Mounts nur innerhalb des Namespaces zugänglich sind, ist es möglich, dass ein Namespace sensible Informationen enthält, die nur von dort aus zugänglich sind.

Etwas mounten

# Generate new mount ns
unshare -m /bin/bash
mkdir /tmp/mount_ns_example
mount -t tmpfs tmpfs /tmp/mount_ns_example
mount | grep tmpfs # "tmpfs on /tmp/mount_ns_example"
echo test > /tmp/mount_ns_example/test
ls /tmp/mount_ns_example/test # Exists

# From the host
mount | grep tmpfs # Cannot see "tmpfs on /tmp/mount_ns_example"
ls /tmp/mount_ns_example/test # Doesn't exist

Referenzen

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