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Network Namespace

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Información Básica

Un namespace de red es una característica del núcleo de Linux que proporciona aislamiento de la pila de red, permitiendo que cada namespace de red tenga su propia configuración de red independiente, interfaces, direcciones IP, tablas de enrutamiento y reglas de firewall. Este aislamiento es útil en varios escenarios, como la contenedorización, donde cada contenedor debe tener su propia configuración de red, independiente de otros contenedores y del sistema host.

Cómo funciona:

  1. Cuando se crea un nuevo namespace de red, comienza con una pila de red completamente aislada, con ninguna interfaz de red excepto la interfaz de loopback (lo). Esto significa que los procesos que se ejecutan en el nuevo namespace de red no pueden comunicarse con procesos en otros namespaces o con el sistema host por defecto.

  2. Interfaces de red virtuales, como pares veth, pueden ser creadas y movidas entre namespaces de red. Esto permite establecer conectividad de red entre namespaces o entre un namespace y el sistema host. Por ejemplo, un extremo de un par veth puede colocarse en el namespace de red de un contenedor, y el otro extremo puede conectarse a un puente u otra interfaz de red en el namespace del host, proporcionando conectividad de red al contenedor.

  3. Las interfaces de red dentro de un namespace pueden tener sus propias direcciones IP, tablas de enrutamiento y reglas de firewall, independientes de otros namespaces. Esto permite que los procesos en diferentes namespaces de red tengan diferentes configuraciones de red y operen como si estuvieran ejecutándose en sistemas de red separados.

  4. Los procesos pueden moverse entre namespaces utilizando la llamada al sistema setns(), o crear nuevos namespaces utilizando las llamadas al sistema unshare() o clone() con la bandera CLONE_NEWNET. Cuando un proceso se mueve a un nuevo namespace o crea uno, comenzará a usar la configuración de red y las interfaces asociadas con ese namespace.

Laboratorio:

Crear diferentes Namespaces

CLI

sudo unshare -n [--mount-proc] /bin/bash
# Run ifconfig or ip -a

Al montar una nueva instancia del sistema de archivos /proc si usas el parámetro --mount-proc, aseguras que el nuevo espacio de montaje tenga una vista precisa y aislada de la información del proceso específica de ese espacio de nombres.

Error: bash: fork: Cannot allocate memory

Cuando se ejecuta unshare sin la opción -f, se encuentra un error debido a la forma en que Linux maneja los nuevos espacios de nombres de PID (Identificación de Proceso). Los detalles clave y la solución se describen a continuación:

  1. Explicación del Problema:

  • El núcleo de Linux permite a un proceso crear nuevos espacios de nombres utilizando la llamada al sistema unshare. Sin embargo, el proceso que inicia la creación de un nuevo espacio de nombres de PID (denominado "proceso unshare") no entra en el nuevo espacio de nombres; solo lo hacen sus procesos hijos.

  • Ejecutar %unshare -p /bin/bash% inicia /bin/bash en el mismo proceso que unshare. En consecuencia, /bin/bash y sus procesos hijos están en el espacio de nombres de PID original.

  • El primer proceso hijo de /bin/bash en el nuevo espacio de nombres se convierte en PID 1. Cuando este proceso sale, desencadena la limpieza del espacio de nombres si no hay otros procesos, ya que PID 1 tiene el papel especial de adoptar procesos huérfanos. El núcleo de Linux deshabilitará entonces la asignación de PID en ese espacio de nombres.

  1. Consecuencia:

  • La salida de PID 1 en un nuevo espacio de nombres conduce a la limpieza de la bandera PIDNS_HASH_ADDING. Esto resulta en que la función alloc_pid no puede asignar un nuevo PID al crear un nuevo proceso, produciendo el error "Cannot allocate memory".

  1. Solución:

  • El problema se puede resolver utilizando la opción -f con unshare. Esta opción hace que unshare cree un nuevo proceso después de crear el nuevo espacio de nombres de PID.

  • Ejecutar %unshare -fp /bin/bash% asegura que el comando unshare se convierta en PID 1 en el nuevo espacio de nombres. /bin/bash y sus procesos hijos están entonces contenidos de manera segura dentro de este nuevo espacio de nombres, previniendo la salida prematura de PID 1 y permitiendo la asignación normal de PID.

Al asegurarte de que unshare se ejecute con la bandera -f, el nuevo espacio de nombres de PID se mantiene correctamente, permitiendo que /bin/bash y sus subprocesos operen sin encontrar el error de asignación de memoria.

Docker

docker run -ti --name ubuntu1 -v /usr:/ubuntu1 ubuntu bash
# Run ifconfig or ip -a

Verifica en qué namespace está tu proceso

ls -l /proc/self/ns/net
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr  4 20:30 /proc/self/ns/net -> 'net:[4026531840]'

Encontrar todos los espacios de nombres de red

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

Entrar dentro de un espacio de nombres de red

nsenter -n TARGET_PID --pid /bin/bash

También, solo puedes entrar en otro espacio de nombres de proceso si eres root. Y no puedes entrar en otro espacio de nombres sin un descriptor que apunte a él (como /proc/self/ns/net).

Referencias

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PreviousMount NamespaceNextTime Namespace

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