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UTS Namespace

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Grundlegende Informationen

Ein UTS (UNIX Time-Sharing System) Namespace ist eine Funktion des Linux-Kernels, die eine Isolierung von zwei Systemidentifikatoren ermöglicht: dem Hostname und dem NIS (Network Information Service) Domänennamen. Diese Isolierung ermöglicht es jedem UTS-Namespace, einen eigenständigen Hostnamen und NIS-Domänennamen zu haben, was besonders nützlich ist in Containerisierungsszenarien, in denen jeder Container als eigenständiges System mit eigenem Hostnamen erscheinen sollte.

Wie es funktioniert:

  1. Wenn ein neuer UTS-Namespace erstellt wird, startet er mit einer Kopie des Hostnamens und des NIS-Domänennamens aus seinem übergeordneten Namespace. Das bedeutet, dass der neue Namespace bei der Erstellung die gleichen Identifikatoren wie sein übergeordneter Namespace teilt. Jegliche nachfolgende Änderungen am Hostnamen oder NIS-Domänennamen innerhalb des Namespace haben jedoch keine Auswirkungen auf andere Namespaces.

  2. Prozesse innerhalb eines UTS-Namespace können den Hostnamen und den NIS-Domänennamen ändern, indem sie die Systemaufrufe sethostname() und setdomainname() verwenden. Diese Änderungen gelten nur für den Namespace und haben keine Auswirkungen auf andere Namespaces oder das Hostsystem.

  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_NEWUTS verwenden. Wenn ein Prozess in einen neuen Namespace wechselt oder einen erstellt, verwendet er den Hostnamen und den NIS-Domänennamen, die mit diesem Namespace verknüpft sind.

Labor:

Verschiedene Namespaces erstellen

CLI

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

Durch das Einbinden 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 unten aufgeführt:

  1. Problem Erklärung:

  • Der Linux-Kernel ermöglicht es einem Prozess, neue Namespaces mit dem Systemaufruf unshare 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 beibehalten, sodass /bin/bash und seine Unterprozesse ohne den Speicherzuweisungsfehler ausgeführt werden können.

Docker

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

Überprüfen Sie, in welchem Namespace sich Ihr Prozess befindet

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

readlink /proc/$$/ns/uts

Dieser Befehl gibt den Pfad zum UTS-Namespace-Symbolischen Link zurück, der mit Ihrem Prozess verbunden ist.

ls -l /proc/self/ns/uts
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr  4 20:49 /proc/self/ns/uts -> 'uts:[4026531838]'

Alle UTS-Namespaces finden

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

```bash nsenter -u TARGET_PID --pid /bin/bash ``` Auch hier können Sie nur in einen anderen Prozess-Namespace wechseln, wenn Sie root sind. Und Sie können nicht in einen anderen Namespace wechseln, ohne einen darauf verweisenden Deskriptor (wie `/proc/self/ns/uts`) zu haben.

Hostnamen ändern

unshare -u /bin/bash
hostname newhostname # Hostname won't be changed inside the host UTS ns

Referenzen

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