Network Namespace

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Informações Básicas

Um namespace de rede é um recurso do kernel Linux que fornece isolamento da pilha de rede, permitindo que cada namespace de rede tenha sua própria configuração de rede independente, interfaces, endereços IP, tabelas de roteamento e regras de firewall. Esse isolamento é útil em vários cenários, como a containerização, onde cada contêiner deve ter sua própria configuração de rede, independente de outros contêineres e do sistema host.

Como funciona:

  1. Quando um novo namespace de rede é criado, ele começa com uma pilha de rede completamente isolada, com nenhuma interface de rede exceto pela interface de loopback (lo). Isso significa que os processos em execução no novo namespace de rede não podem se comunicar com processos em outros namespaces ou com o sistema host por padrão.
  2. Interfaces de rede virtuais, como pares veth, podem ser criadas e movidas entre namespaces de rede. Isso permite estabelecer conectividade de rede entre namespaces ou entre um namespace e o sistema host. Por exemplo, uma extremidade de um par veth pode ser colocada no namespace de rede de um contêiner, e a outra extremidade pode ser conectada a um bridge ou outra interface de rede no namespace do host, fornecendo conectividade de rede ao contêiner.
  3. Interfaces de rede dentro de um namespace podem ter seus próprios endereços IP, tabelas de roteamento e regras de firewall, independentes de outros namespaces. Isso permite que processos em diferentes namespaces de rede tenham diferentes configurações de rede e operem como se estivessem sendo executados em sistemas de rede separados.
  4. Processos podem se mover entre namespaces usando a chamada de sistema setns(), ou criar novos namespaces usando as chamadas de sistema unshare() ou clone() com a flag CLONE_NEWNET. Quando um processo se move para um novo namespace ou cria um, ele começará a usar a configuração de rede e as interfaces associadas a esse namespace.

Laboratório:

Criar diferentes Namespaces

CLI

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

Ao montar uma nova instância do sistema de arquivos /proc se você usar o parâmetro --mount-proc, você garante que o novo namespace de montagem tenha uma visão precisa e isolada das informações do processo específicas para aquele namespace.

Erro: bash: fork: Não é possível alocar memória

Quando unshare é executado sem a opção -f, um erro é encontrado devido à forma como o Linux lida com novos namespaces de PID (Identificação de Processo). Os detalhes principais e a solução estão descritos abaixo:

  1. Explicação do Problema:
  • O kernel do Linux permite que um processo crie novos namespaces usando a chamada de sistema unshare. No entanto, o processo que inicia a criação de um novo namespace de PID (referido como o processo "unshare") não entra no novo namespace; apenas seus processos filhos o fazem.
  • Executar %unshare -p /bin/bash% inicia /bin/bash no mesmo processo que unshare. Consequentemente, /bin/bash e seus processos filhos estão no namespace de PID original.
  • O primeiro processo filho de /bin/bash no novo namespace se torna PID 1. Quando esse processo sai, ele aciona a limpeza do namespace se não houver outros processos, já que PID 1 tem o papel especial de adotar processos órfãos. O kernel do Linux então desabilitará a alocação de PID nesse namespace.
  1. Consequência:
  • A saída de PID 1 em um novo namespace leva à limpeza da flag PIDNS_HASH_ADDING. Isso resulta na falha da função alloc_pid em alocar um novo PID ao criar um novo processo, produzindo o erro "Não é possível alocar memória".
  1. Solução:
  • O problema pode ser resolvido usando a opção -f com unshare. Esta opção faz com que unshare fork um novo processo após criar o novo namespace de PID.
  • Executar %unshare -fp /bin/bash% garante que o comando unshare em si se torne PID 1 no novo namespace. /bin/bash e seus processos filhos são então contidos com segurança dentro deste novo namespace, prevenindo a saída prematura de PID 1 e permitindo a alocação normal de PID.

Ao garantir que unshare seja executado com a flag -f, o novo namespace de PID é mantido corretamente, permitindo que /bin/bash e seus subprocessos operem sem encontrar o erro de alocação de memória.

Docker

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

Verifique em qual namespace seu processo está

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

Encontre todos os namespaces de rede

bash
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 em um namespace de rede

bash
nsenter -n TARGET_PID --pid /bin/bash

Além disso, você só pode entrar em outro namespace de processo se for root. E você não pode entrar em outro namespace sem um descritor apontando para ele (como /proc/self/ns/net).

Referências

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