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기본 정보

IPC (Inter-Process Communication) 네임스페이스는 메시지 큐, 공유 메모리 세그먼트 및 세마포어와 같은 System V IPC 객체의 격리를 제공하는 Linux 커널 기능입니다. 이 격리는 다른 IPC 네임스페이스에 있는 프로세스가 서로의 IPC 객체에 직접 접근하거나 수정할 수 없도록 하여 프로세스 그룹 간에 추가적인 보안 및 프라이버시 계층을 제공합니다.

작동 방식:

  1. 새로운 IPC 네임스페이스가 생성되면 완전히 격리된 System V IPC 객체 세트로 시작합니다. 이는 새로운 IPC 네임스페이스에서 실행되는 프로세스가 기본적으로 다른 네임스페이스나 호스트 시스템의 IPC 객체에 접근하거나 간섭할 수 없음을 의미합니다.
  2. 네임스페이스 내에서 생성된 IPC 객체는 해당 네임스페이스 내의 프로세스만 볼 수 있고 접근할 수 있습니다. 각 IPC 객체는 해당 네임스페이스 내에서 고유한 키로 식별됩니다. 키는 서로 다른 네임스페이스에서 동일할 수 있지만, 객체 자체는 격리되어 있으며 네임스페이스 간에 접근할 수 없습니다.
  3. 프로세스는 setns() 시스템 호출을 사용하여 네임스페이스 간에 이동하거나 unshare() 또는 clone() 시스템 호출을 사용하여 CLONE_NEWIPC 플래그와 함께 새로운 네임스페이스를 생성할 수 있습니다. 프로세스가 새로운 네임스페이스로 이동하거나 생성할 때, 해당 네임스페이스와 연결된 IPC 객체를 사용하기 시작합니다.

실습:

다양한 네임스페이스 생성

CLI

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

새로운 인스턴스의 /proc 파일 시스템을 --mount-proc 매개변수를 사용하여 마운트하면, 새로운 마운트 네임스페이스가 해당 네임스페이스에 특정한 프로세스 정보에 대한 정확하고 격리된 뷰를 갖도록 보장합니다.

오류: bash: fork: 메모리를 할당할 수 없습니다

unshare가 -f 옵션 없이 실행될 때, Linux가 새로운 PID(프로세스 ID) 네임스페이스를 처리하는 방식 때문에 오류가 발생합니다. 주요 세부사항과 해결책은 아래에 설명되어 있습니다:

  1. 문제 설명:
  • Linux 커널은 프로세스가 unshare 시스템 호출을 사용하여 새로운 네임스페이스를 생성할 수 있도록 허용합니다. 그러나 새로운 PID 네임스페이스를 생성하는 프로세스(이를 "unshare" 프로세스라고 함)는 새로운 네임스페이스에 들어가지 않으며, 오직 그 자식 프로세스만 들어갑니다.
  • %unshare -p /bin/bash%를 실행하면 /bin/bash가 unshare와 동일한 프로세스에서 시작됩니다. 결과적으로 /bin/bash와 그 자식 프로세스는 원래 PID 네임스페이스에 있습니다.
  • 새로운 네임스페이스에서 /bin/bash의 첫 번째 자식 프로세스는 PID 1이 됩니다. 이 프로세스가 종료되면, 다른 프로세스가 없을 경우 네임스페이스의 정리가 트리거됩니다. PID 1은 고아 프로세스를 입양하는 특별한 역할을 가지고 있습니다. 그러면 Linux 커널은 해당 네임스페이스에서 PID 할당을 비활성화합니다.
  1. 결과:
  • 새로운 네임스페이스에서 PID 1의 종료는 PIDNS_HASH_ADDING 플래그의 정리를 초래합니다. 이로 인해 새로운 프로세스를 생성할 때 alloc_pid 함수가 새로운 PID를 할당하지 못하게 되어 "메모리를 할당할 수 없습니다" 오류가 발생합니다.
  1. 해결책:
  • 이 문제는 unshare와 함께 -f 옵션을 사용하여 해결할 수 있습니다. 이 옵션은 unshare가 새로운 PID 네임스페이스를 생성한 후 새로운 프로세스를 포크하도록 만듭니다.
  • %unshare -fp /bin/bash%를 실행하면 unshare 명령 자체가 새로운 네임스페이스에서 PID 1이 됩니다. /bin/bash와 그 자식 프로세스는 이 새로운 네임스페이스 내에서 안전하게 포함되어 PID 1의 조기 종료를 방지하고 정상적인 PID 할당을 허용합니다.

unshare가 -f 플래그와 함께 실행되도록 보장함으로써, 새로운 PID 네임스페이스가 올바르게 유지되어 /bin/bash와 그 하위 프로세스가 메모리 할당 오류 없이 작동할 수 있습니다.

Docker

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

프로세스가 어떤 네임스페이스에 있는지 확인하기

bash
ls -l /proc/self/ns/ipc
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr  4 20:37 /proc/self/ns/ipc -> 'ipc:[4026531839]'

모든 IPC 네임스페이스 찾기

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

IPC 네임스페이스에 들어가기

bash
nsenter -i TARGET_PID --pid /bin/bash

또한, 루트 사용자만 다른 프로세스 네임스페이스에 들어갈 수 있습니다. 그리고 디스크립터가 없으면 다른 네임스페이스에 들어갈 수 없습니다 (예: /proc/self/ns/net).

IPC 객체 생성

bash
# Container
sudo unshare -i /bin/bash
ipcmk -M 100
Shared memory id: 0
ipcs -m

------ Shared Memory Segments --------
key        shmid      owner      perms      bytes      nattch     status
0x2fba9021 0          root       644        100        0

# From the host
ipcs -m # Nothing is seen

References

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