PID Namespace

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Basic Information

PID (Process IDentifier) namespace एक विशेषता है जो Linux kernel में प्रक्रिया अलगाव प्रदान करती है, जिससे प्रक्रियाओं के एक समूह को अपने स्वयं के अद्वितीय PIDs का सेट प्राप्त होता है, जो अन्य namespaces में PIDs से अलग होता है। यह विशेष रूप से कंटेनरीकरण में उपयोगी है, जहां प्रक्रिया अलगाव सुरक्षा और संसाधन प्रबंधन के लिए आवश्यक है।

जब एक नया PID namespace बनाया जाता है, तो उस namespace में पहला प्रक्रिया PID 1 सौंपा जाता है। यह प्रक्रिया नए namespace की "init" प्रक्रिया बन जाती है और namespace के भीतर अन्य प्रक्रियाओं का प्रबंधन करने के लिए जिम्मेदार होती है। namespace के भीतर बनाई गई प्रत्येक अगली प्रक्रिया का एक अद्वितीय PID होगा, और ये PIDs अन्य namespaces में PIDs से स्वतंत्र होंगे।

PID namespace के भीतर एक प्रक्रिया के दृष्टिकोण से, यह केवल उसी namespace में अन्य प्रक्रियाओं को देख सकती है। यह अन्य namespaces में प्रक्रियाओं के बारे में अवगत नहीं होती है, और यह पारंपरिक प्रक्रिया प्रबंधन उपकरणों (जैसे, kill, wait, आदि) का उपयोग करके उनके साथ बातचीत नहीं कर सकती। यह एक स्तर का अलगाव प्रदान करता है जो प्रक्रियाओं को एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप करने से रोकने में मदद करता है।

How it works:

  1. जब एक नई प्रक्रिया बनाई जाती है (जैसे, clone() सिस्टम कॉल का उपयोग करके), तो प्रक्रिया को एक नए या मौजूदा PID namespace में सौंपा जा सकता है। यदि एक नया namespace बनाया जाता है, तो प्रक्रिया उस namespace की "init" प्रक्रिया बन जाती है।
  2. kernel नए namespace में PIDs और संबंधित PIDs के बीच एक मैपिंग बनाए रखता है जो माता-पिता namespace में होती है (यानी, वह namespace जिससे नया namespace बनाया गया था)। यह मैपिंग kernel को आवश्यकतानुसार PIDs का अनुवाद करने की अनुमति देती है, जैसे कि विभिन्न namespaces में प्रक्रियाओं के बीच संकेत भेजते समय।
  3. PID namespace के भीतर प्रक्रियाएँ केवल उसी namespace में अन्य प्रक्रियाओं को देख और बातचीत कर सकती हैं। वे अन्य namespaces में प्रक्रियाओं के बारे में अवगत नहीं होती हैं, और उनके PIDs उनके namespace के भीतर अद्वितीय होते हैं।
  4. जब एक PID namespace नष्ट किया जाता है (जैसे, जब namespace की "init" प्रक्रिया समाप्त होती है), तो उस namespace के भीतर सभी प्रक्रियाएँ समाप्त हो जाती हैं। यह सुनिश्चित करता है कि namespace से संबंधित सभी संसाधनों को सही ढंग से साफ किया जाए।

Lab:

Create different Namespaces

CLI

bash
sudo unshare -pf --mount-proc /bin/bash
त्रुटि: bash: fork: मेमोरी आवंटित नहीं कर सकता

जब unshare को -f विकल्प के बिना निष्पादित किया जाता है, तो Linux द्वारा नए PID (प्रक्रिया आईडी) नामस्थान को संभालने के तरीके के कारण एक त्रुटि उत्पन्न होती है। मुख्य विवरण और समाधान नीचे दिए गए हैं:

  1. समस्या का विवरण:
  • Linux कर्नेल एक प्रक्रिया को unshare सिस्टम कॉल का उपयोग करके नए नामस्थान बनाने की अनुमति देता है। हालाँकि, नई PID नामस्थान (जिसे "unshare" प्रक्रिया कहा जाता है) बनाने की प्रक्रिया नए नामस्थान में नहीं जाती है; केवल इसकी बाल प्रक्रियाएँ जाती हैं।
  • %unshare -p /bin/bash% चलाने से /bin/bash उसी प्रक्रिया में शुरू होता है जैसे unshare। परिणामस्वरूप, /bin/bash और इसकी बाल प्रक्रियाएँ मूल PID नामस्थान में होती हैं।
  • नए नामस्थान में /bin/bash की पहली बाल प्रक्रिया PID 1 बन जाती है। जब यह प्रक्रिया समाप्त होती है, तो यह नामस्थान की सफाई को ट्रिगर करती है यदि कोई अन्य प्रक्रियाएँ नहीं हैं, क्योंकि PID 1 का विशेष कार्य अनाथ प्रक्रियाओं को अपनाना है। Linux कर्नेल तब उस नामस्थान में PID आवंटन को अक्षम कर देगा।
  1. परिणाम:
  • नए नामस्थान में PID 1 के समाप्त होने से PIDNS_HASH_ADDING ध्वज की सफाई होती है। इसका परिणाम यह होता है कि नए प्रक्रिया को बनाने के समय alloc_pid फ़ंक्शन नए PID आवंटित करने में विफल हो जाता है, जिससे "Cannot allocate memory" त्रुटि उत्पन्न होती है।
  1. समाधान:
  • समस्या को unshare के साथ -f विकल्प का उपयोग करके हल किया जा सकता है। यह विकल्प unshare को नए PID नामस्थान बनाने के बाद एक नई प्रक्रिया बनाने के लिए फोर्क करता है।
  • %unshare -fp /bin/bash% निष्पादित करने से यह सुनिश्चित होता है कि unshare कमांड स्वयं नए नामस्थान में PID 1 बन जाता है। /bin/bash और इसकी बाल प्रक्रियाएँ फिर इस नए नामस्थान में सुरक्षित रूप से समाहित होती हैं, PID 1 के पूर्व समय में समाप्त होने को रोकती हैं और सामान्य PID आवंटन की अनुमति देती हैं।

यह सुनिश्चित करके कि unshare -f ध्वज के साथ चलता है, नया PID नामस्थान सही ढंग से बनाए रखा जाता है, जिससे /bin/bash और इसकी उप-प्रक्रियाएँ बिना मेमोरी आवंटन त्रुटि का सामना किए कार्य कर सकती हैं।

यदि आप पैरामीटर --mount-proc का उपयोग करके /proc फ़ाइल प्रणाली का एक नया उदाहरण माउंट करते हैं, तो आप सुनिश्चित करते हैं कि नए माउंट नामस्थान में उस नामस्थान के लिए विशिष्ट प्रक्रिया जानकारी का सटीक और अलगावित दृश्य है।

Docker

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

जांचें कि आपका प्रोसेस किस नामस्थान में है

bash
ls -l /proc/self/ns/pid
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr  3 18:45 /proc/self/ns/pid -> 'pid:[4026532412]'

सभी PID नामस्थान खोजें

bash
sudo find /proc -maxdepth 3 -type l -name pid -exec readlink {} \; 2>/dev/null | sort -u

ध्यान दें कि प्रारंभिक (डिफ़ॉल्ट) PID नामस्थान से रूट उपयोगकर्ता सभी प्रक्रियाओं को देख सकता है, यहां तक कि नए PID नाम स्थानों में भी, यही कारण है कि हम सभी PID नामस्थान देख सकते हैं।

एक PID नामस्थान के अंदर प्रवेश करें

bash
nsenter -t TARGET_PID --pid /bin/bash

जब आप डिफ़ॉल्ट नामस्थान से PID नामस्थान के अंदर प्रवेश करते हैं, तो आप सभी प्रक्रियाओं को देख पाएंगे। और उस PID ns से प्रक्रिया नए bash को PID ns पर देख सकेगी।

इसके अलावा, आप केवल रूट होने पर ही किसी अन्य प्रक्रिया PID नामस्थान में प्रवेश कर सकते हैं। और आप बिना एक वर्णनकर्ता के अन्य नामस्थान में प्रवेश नहीं कर सकते (जैसे /proc/self/ns/pid)

संदर्भ

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