Ubuntu Manpage: namespaces - Überblick über Linux-Namensräume

BEZEICHNUNG

       namespaces - Überblick über Linux-Namensräume

BESCHREIBUNG

Ein Namensraum hüllt eine globale Systemressource in eine Abstraktion ein, so dass es den
Prozessen innerhalb des Namensraums so erscheint, als ob sie ihre eigene, isolierte
Instanz der globalen Ressource hätten. Änderungen an der globalen Ressource sind für
andere Prozesse, die Mitglied des Namensraums sind, sichtbar, sind aber für alle anderen
Prozesse unsichtbar. Ein Anwendungsfall für Namensräume ist die Implementierung von
Containern.

Diese Seite stellt Verweise auf Informationen über die verschiedenen Namensraumtypen
bereit, beschreibt die zugehörigen Dateien in /proc und fasst das API zum Arbeiten mit
Namensräumen zusammen.

Namensraumtypen
Die nachfolgende Tabelle zeigt die unter Linux verfügbaren Namensraumtypen. Die zweite
Spalte der Tabelle zeigt den Schalterwert, der zur Angabe des Namensraumtyps in
verschiedenen APIs verwandt wird. Die dritte Spalte identifiziert die Handbuchseite, die
Details über den Namensraumtyp bereitstellt. Die letzte Spalte ist eine Zusammenfassung
der Ressourcen, die durch den Namensraumtyp isoliert werden.

Namensraum Schalter Seite isoliert
Cgroup CLONE_NEWCGROUP cgroup_namespaces(7) Cgroup-Wurzelverzeichnis
IPC CLONE_NEWIPC ipc_namespaces(7) System V IPC,
POSIX-Nachrichtenwarteschlangen
Netzwerk CLONE_NEWNET network_namespaces(7) Netzwerkgeräte, Stacks, Ports,
usw.
Einhängungen CLONE_NEWNS mount_namespaces(7) Einhängepunkte
PID CLONE_NEWPID pid_namespaces(7) Prozesskennungen
Zeit CLONE_NEWTIME time_namespaces(7) Startzeit und monotone Uhren
User CLONE_NEWUSER user_namespaces(7) Benutzer- und Gruppenkennungen
UTS CLONE_NEWUTS uts_namespaces(7) Rechnername und NIS-
Domain-Name

Das Namensraum-API
Neben verschiedenen, nachfolgend beschriebenen Dateien in /proc enthält das Namensraum-API
die folgenden Systemaufrufe:

clone(2)
Der Systemaufruf clone(2) erstellt einen neuen Prozess. Falls das Argument Schalter
des Aufrufs einen oder mehrere der oben aufgeführten Schalter CLONE_NEW* enthält,
dann werden für jeden der Schalter neue Namensräume erstellt und der Kindprozess
wird zum Mitglied in jedem dieser Namensräume gemacht. (Dieser Systemaufruf
implementiert auch eine Reihe von Funktionalitäten ohne Bezug zu Namensräumen.)

setns(2)
Der Systemaufruf setns(2) erlaubt es dem aufrufenden Prozess, einem bestehenden
Namensraum beizutreten. Der beizutretende Namensraum wird über einen
Dateideskriptor festgelegt, der sich auf eine der nachfolgend beschriebenen Dateien
in /proc/PID/ns bezieht.

unshare(2)
Der Systemaufruf unshare(2) verschiebt den aufrufenden Prozess in einen neuen
Namensraum. Falls das Argument Schalter des Aufrufs einen oder mehrere der oben
aufgeführten Schalter CLONE_NEW* enthält, dann werden für jeden der Schalter neue
Namensräume erstellt und der Kindprozess wird zum Mitglied in jedem dieser
Namensräume gemacht. (Dieser Systemaufruf implementiert auch eine Reihe von
Funktionalitäten ohne Bezug zu Namensräumen.)

ioctl(2)
Verschiedene ioctl(2)-Aktionen können zum Ermitteln von Informationen über
Namensräume verwandt werden. Diese Aktionen sind in ioctl_ns(2) beschrieben.

In den meisten Fällen benötigt die Erstellung neuer Namensräume mittels clone(2) und
unshare(2) die Capability CAP_SYS_ADMIN, da der Ersteller in den neuen Namensräumen die
Macht hat, globale Ressourcen zu ändern, die für andere Prozessen sichtbar sind, die
nachfolgend in dem Namensraum erstellt werden oder diesem beitreten. Benutzernamensräume
sind eine Ausnahme: seit Linux 3.8 werden keine Privilegien zur Erstellung eines
Benutzernamensraums benötigt.

Das Verzeichnis /proc/[PID]/ns/
Jeder Prozess verfügt über ein Unterverzeichnis /proc/PID/ns/, das einen Eintrag für jeden
Namensraum enthält, der die Manipulation mittels setns(2) erlaubt:

$ ls -l /proc/$$/ns | awk '{print $1, $9, $10, $11}'
insgesamt 0
lrwxrwxrwx. cgroup -> cgroup:[4026531835]
lrwxrwxrwx. ipc -> ipc:[4026531839]
lrwxrwxrwx. mnt -> mnt:[4026531840]
lrwxrwxrwx. net -> net:[4026531969]
lrwxrwxrwx. pid -> pid:[4026531836]
lrwxrwxrwx. pid_for_children -> pid:[4026531834]
lrwxrwxrwx. time -> time:[4026531834]
lrwxrwxrwx. time_for_children -> time:[4026531834]
lrwxrwxrwx. user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx. uts -> uts:[4026531838]

Durch Bind-Einhängungen (siehe mount(2)) einer der Dateien in diesem Verzeichnis an einen
anderen Platz im Dateisystem wird der entsprechende Namensraum des durch PID festgelegten
Prozesses am Leben erhalten, selbst wenn alle derzeit im Namensraum befindlichen Prozesse
beendet werden.

Öffnen einer der Dateien in diesem Verzeichnis (oder einer Datei, die auf eine dieser
Dateien bind-eingehängt ist) liefert einen Datei-Handle auf den Namensraum zurück, der dem
durch PID festgelegten Prozess entspricht. Solange dieser Dateideskriptor offen bleibt,
wird der Namensraum am Leben bleiben, selbst falls alle Prozesse in diesem Namensraum
beendet werden. Der Dateideskriptor kann an setns(2) weitergegeben werden.

Unter Linux 3.7 und älter waren diese Dateien als harte Links sichtbar. Seit Linux 3.8
erscheinen sie als symbolische Links. Falls zwei Prozesse im gleichen Namensraum sind,
dann werden die Gerätekennungen und Inode-Nummern ihrer symbolischen Links
/proc/PID/ns/xxx identisch sein; die Anwendung kann dies mittels der von stat(2)
zurückgelieferten Felder stat.st_dev und stat.st_ino überprüfen. Der Inhalt dieses
symbolischen Links ist eine Zeichenkette, die den Namensraumtyp und die Inode-Nummer wie
im folgenden Beispiel enthält:

$ readlink /proc/$$/ns/uts
uts:[4026531838]

Die symbolischen Links in diesem Unterverzeichnis sind wie folgt:

/proc/PID/ns/cgroup (seit Linux 4.6)
Diese Datei ist ein Handle für den Cgroup-Namensraum des Prozesses.

/proc/PID/ns/ipc (seit Linux 3.0)
Diese Datei ist ein Handle für den IPC-Namensraum des Prozesses.

/proc/PID/ns/mnt (seit Linux 3.8)
Diese Datei ist ein Handle für den Einhänge-Namensraum des Prozesses.

/proc/PID/ns/net (seit Linux 3.0)
Diese Datei ist ein Handle für den Netzwerk-Namensraum des Prozesses.

/proc/PID/ns/pid (seit Linux 3.8)
Diese Datei ist ein Handle für den PID-Namensraum des Prozesses. Dieses Handle ist
für die Lebenszeit des Prozesses dauerhaft (d.h. die PID-Namensraumzugehörigkeit
eines Prozesses ändert sich niemals).

/proc/PID/ns/pid_for_children (seit Linux 4.12)
Diese Datei ist ein Handle für den PID-Namensraum des durch diesen Prozess
erstellten Kind-Prozesses. Dieser kann sich als Konsequenz aus Aufrufen von
unshare(2) und setns(2) ändern (siehe pid_namespaces(7)), daher kann sich die Datei
von /proc/PID/ns/pid unterscheiden. Der symbolische Link wird erst nach der
Erstellung des ersten Kindprozesses in den Namensraum wertvoll. (Vorher wird ein
readlink(2) von dem symbolischen Link einen leeren Puffer zurückgeben.)

/proc/PID/ns/time (seit Linux 5.6)
Diese Datei ist ein Handle für den Zeit-Namensraum des Prozesses.

/proc/PID/ns/time_for_children (seit Linux 5.6)
Diese Datei ist ein Handle für den Zeit-Namensraum des durch diesen Prozess
erstellten Kind-Prozesses. Dieser kann sich als Konsequenz aus Aufrufen von
unshare(2) und setns(2) ändern (siehe time_namespaces(7)), daher kann sich die
Datei von /proc/PID/ns/time unterscheiden.

/proc/PID/ns/user (seit Linux 3.8)
Diese Datei ist ein Handle für den Benutzer-Namensraum des Prozesses.

/proc/PID/ns/uts (seit Linux 3.0)
Diese Datei ist ein Handle für den UTS-Namensraum des Prozesses.

Die Berechtigungen, diese symbolischen Links zu dereferenzieren oder zu lesen
(readlink(2)) werden durch eine Ptrace-Zugriffsmodusüberprüfung PTRACE_MODE_READ_FSCREDS
gesteuert; siehe ptrace(2).

Das Verzeichnis /proc/sys/user
Die Dateien im Verzeichnis /proc/sys/user (das seit Linux 4.9 vorhanden ist) legen die
Begrenzungen für die Anzahl der Namensräume der verschiedenen Typen fest, die erstellt
werden können. Die Dateien sind wie folgt:

max_cgroup_namespaces
Der Wert in dieser Datei definiert eine benutzerbezogene Begrenzung für die Anzahl
der Cgroup-Namensräume, die in dem Benutzernamensraum erstellt werden können.

max_ipc_namespaces
Der Wert in dieser Datei definiert eine benutzerbezogene Begrenzung für die Anzahl
der IPC-Namensräume, die in dem Benutzernamensraum erstellt werden können.

max_mnt_namespaces
Der Wert in dieser Datei definiert eine benutzerbezogene Begrenzung für die Anzahl
der Einhänge-Namensräume, die in dem Benutzernamensraum erstellt werden können.

max_net_namespaces
Der Wert in dieser Datei definiert eine benutzerbezogene Begrenzung für die Anzahl
der Netzwerk-Namensräume, die in dem Benutzernamensraum erstellt werden können.

max_pid_namespaces
Der Wert in dieser Datei definiert eine benutzerbezogene Begrenzung für die Anzahl
der PID-Namensräume, die in dem Benutzernamensraum erstellt werden können.

max_time_namespaces (seit Linux 5.7)
Der Wert in dieser Datei definiert eine benutzerbezogene Begrenzung für die Anzahl
der Zeit-Namensräume, die in dem Benutzernamensraum erstellt werden können.

max_user_namespaces
Der Wert in dieser Datei definiert eine benutzerbezogene Begrenzung für die Anzahl
der Benutzer-Namensräume, die in dem Benutzernamensraum erstellt werden können.

max_uts_namespaces
Der Wert in dieser Datei definiert eine benutzerbezogene Begrenzung für die Anzahl
der UTS-Namensräume, die in dem Benutzernamensraum erstellt werden können.

Beachten Sie die folgenden Details über diese Dateien:

• Die Werte in diesen Dateien können von privilegierten Prozessen verändert werden.

• Die in diesen Dateien offengelegten Werte sind die Begrenzungen für die
Benuzernamensräume, in denen sich der öffnende Prozess befindet.

• Die Begrenzungen gelten pro Benutzer. Jeder Benutzer in dem gleichen Benutzernamensraum
kann Namensräume bis zu der definierten Begrenzung erstellen.

• Die Begrenzungen gelten für alle Benutzer, einschließlich UID 0.

• Diese Begrenzungen gelten zusätzlich zu anderen, auf Namensräume bezogenen Begrenzungen
(wie diese für PID- und Benutzernamensräume), die durchgesetzt werden könnten.

• Beim Erreichen dieser Beschränkungen werden clone(2) und unshare(2) mit dem Fehler
ENOSPC fehlschlagen.

• Für den anfänglichen Benutzernamensraum ist der Vorgabewert für jede dieser Dateien die
Hälfte der Begrenzungen für die Anzahl der Threads, die erstellt werden dürfen
(/proc/sys/kernel/threads-max). In allen abgeleiteten Benutzernamensräumen ist der
Vorgabewert in jeder Datei MAXINT.

• Wenn ein Namensraum erstellt wird, wird das Objekt auch gegen die Vorgängernamensräume
verrechnet. Genauer:

• Jeder Benutzernamensraum hat eine Ersteller-UID.

• Wenn ein Namensraum erstellt wird, wird er gegen die Ersteller-UIDs in jedem der
Vorgängernamensräume verrechnet und der Kernel stellt sicher, dass die entsprechende
Namensraumbegrenzung für die Ersteller-UID in den Vorgängernamensräumen nicht
überschritten wird.

• Der vorgehend erwähnte Punkt stellt sicher, dass das Erzeugen eines neuen
Benutzernamensraums nicht als Mittel verwandt werden kann, um den im aktuellen
Benutzernamensraum in Kraft gesetzten Beschränkungen zu entfliehen.

Namensraum-Lebensdauer
Falls keine weiteren Faktoren vorliegen, wird ein Namensraum automatisch entsorgt, wenn
der letzte Prozess in dem Namensraum beendet wird oder den Namensraum verlässt. Allerdings
gibt es eine Reihe von weiteren Faktoren, die einen Namensraum in der Existenz halten
können, obwohl er keine Mitgliedprozesse hat. Zu diesen Faktoren gehören die folgenden:

• Ein offener Dateideskriptor oder eine Bind-Einhängung für die entsprechende Datei
/proc/PID/ns/*.

• Der Namensraum ist hierarchisch (d.h. ein PID- oder Benutzernamensraum) und hat einen
Kindnamensraum.

• Es ist ein Benutzernamensraum, der einen oder mehrere nicht-Benutzer-Namensräume
besitzt.

• Es ist ein PID-Namensraum und es gibt einen Prozess, der sich mittels eines
symbolischen Links /proc/PID/ns/pid_for_children auf einen Namensraum bezieht.

• Es ist ein Zeitnamensraum und es gibt einen Prozess, der sich mittels eines
symbolischen Links /proc/PID/ns/time_for_children auf einen Namensraum bezieht.

• Es ist ein IPC-Namensraum und eine entsprechende Einhängung eines mqueue-Dateisystems
(siehe mq_overview(7)) bezieht sich auf diesen Namensraum.

• Es ist ein PID-Namensraum und eine entsprechende Einhängung eines proc(5)-Dateisystems
bezieht sich auf diesen Namensraum.

BEISPIELE

       Siehe clone(2) und user_namespaces(7).

SIEHE AUCH

       nsenter(1), readlink(1), unshare(1), clone(2), ioctl_ns(2), setns(2), unshare(2), proc(5),
       capabilities(7),  cgroup_namespaces(7),  cgroups(7),  credentials(7),   ipc_namespaces(7),
       network_namespaces(7),  pid_namespaces(7), user_namespaces(7), uts_namespaces(7), lsns(8),
       switch_root(8)

ÜBERSETZUNG

       Die   deutsche   Übersetzung   dieser   Handbuchseite   wurde   von    Helge    Kreutzmann
       <debian@helgefjell.de> erstellt.

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