Network Namespace

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Informazioni di base

Un network namespace è una funzionalità del kernel Linux che fornisce isolamento dello stack di rete, consentendo a ciascun network namespace di avere la propria configurazione di rete indipendente, interfacce, indirizzi IP, tabelle di routing e regole del firewall. Questo isolamento è utile in vari scenari, come la containerizzazione, dove ogni container dovrebbe avere la propria configurazione di rete, indipendente dagli altri container e dal sistema host.

Come funziona:

  1. Quando viene creato un nuovo network namespace, inizia con uno stack di rete completamente isolato, con nessuna interfaccia di rete tranne l’interfaccia di loopback (lo). Ciò significa che i processi in esecuzione nel nuovo network namespace non possono comunicare con i processi in altri namespace o con il sistema host per impostazione predefinita.
  2. Interfacce di rete virtuali, come le coppie veth, possono essere create e spostate tra i network namespaces. Questo consente di stabilire connettività di rete tra i namespace o tra un namespace e il sistema host. Ad esempio, un’estremità di una coppia veth può essere posizionata nel network namespace di un container, e l’altra estremità può essere collegata a un bridge o a un’altra interfaccia di rete nel namespace host, fornendo connettività di rete al container.
  3. Le interfacce di rete all’interno di un namespace possono avere i propri indirizzi IP, tabelle di routing e regole del firewall, indipendenti dagli altri namespace. Questo consente ai processi in diversi network namespaces di avere configurazioni di rete diverse e operare come se stessero funzionando su sistemi di rete separati.
  4. I processi possono spostarsi tra i namespace utilizzando la chiamata di sistema setns(), o creare nuovi namespace utilizzando le chiamate di sistema unshare() o clone() con il flag CLONE_NEWNET. Quando un processo si sposta in un nuovo namespace o ne crea uno, inizierà a utilizzare la configurazione di rete e le interfacce associate a quel namespace.

Lab:

Crea diversi Namespaces

CLI

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

Montando una nuova istanza del filesystem /proc se utilizzi il parametro --mount-proc, garantisci che il nuovo namespace di mount abbia una visione accurata e isolata delle informazioni sui processi specifiche per quel namespace.

Errore: bash: fork: Impossibile allocare memoria

Quando unshare viene eseguito senza l’opzione -f, si incontra un errore a causa del modo in cui Linux gestisce i nuovi namespace PID (Process ID). I dettagli chiave e la soluzione sono delineati di seguito:

  1. Spiegazione del Problema:
  • Il kernel Linux consente a un processo di creare nuovi namespace utilizzando la chiamata di sistema unshare. Tuttavia, il processo che avvia la creazione di un nuovo namespace PID (chiamato “processo unshare”) non entra nel nuovo namespace; solo i suoi processi figli lo fanno.
  • Eseguire %unshare -p /bin/bash% avvia /bin/bash nello stesso processo di unshare. Di conseguenza, /bin/bash e i suoi processi figli si trovano nel namespace PID originale.
  • Il primo processo figlio di /bin/bash nel nuovo namespace diventa PID 1. Quando questo processo termina, attiva la pulizia del namespace se non ci sono altri processi, poiché PID 1 ha il ruolo speciale di adottare processi orfani. Il kernel Linux disabiliterà quindi l’allocazione PID in quel namespace.
  1. Conseguenza:
  • L’uscita di PID 1 in un nuovo namespace porta alla pulizia del flag PIDNS_HASH_ADDING. Questo provoca il fallimento della funzione alloc_pid nell’allocare un nuovo PID durante la creazione di un nuovo processo, producendo l’errore “Impossibile allocare memoria”.
  1. Soluzione:
  • Il problema può essere risolto utilizzando l’opzione -f con unshare. Questa opzione fa sì che unshare fork un nuovo processo dopo aver creato il nuovo namespace PID.
  • Eseguire %unshare -fp /bin/bash% garantisce che il comando unshare stesso diventi PID 1 nel nuovo namespace. /bin/bash e i suoi processi figli sono quindi contenuti in modo sicuro all’interno di questo nuovo namespace, prevenendo l’uscita prematura di PID 1 e consentendo l’allocazione normale dei PID.

Assicurandoti che unshare venga eseguito con il flag -f, il nuovo namespace PID viene mantenuto correttamente, consentendo a /bin/bash e ai suoi subprocessi di operare senza incontrare l’errore di allocazione della memoria.

Docker

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

Controlla in quale namespace si trova il tuo processo

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

Trova tutti i namespace di rete

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>

Entra all’interno di un Network namespace

nsenter -n TARGET_PID --pid /bin/bash

Puoi entrare in un altro namespace di processo solo se sei root. E non puoi entrare in un altro namespace senza un descrittore che punti ad esso (come /proc/self/ns/net).

Riferimenti

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