UTS Namespace

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基本信息

A UTS (UNIX Time-Sharing System) namespace 是 Linux 内核的一个特性，提供 i两个系统标识符的隔离：hostname 和 NIS (Network Information Service) 域名。这个隔离允许每个 UTS namespace 拥有其 独立的 hostname 和 NIS 域名，这在容器化场景中特别有用，因为每个容器应当呈现为具有自己 hostname 的独立系统。

工作原理：

  1. 当创建新的 UTS namespace 时，它会以 来自其父命名空间的 hostname 和 NIS 域名的副本 开始。这意味着，在创建时，新 namespace s与其父命名空间共享相同的标识。然而，在该命名空间内对 hostname 或 NIS 域名的任何后续更改都不会影响其他命名空间。
  2. 位于 UTS namespace 中的进程 可以更改 hostname 和 NIS 域名，分别使用 sethostname() 和 setdomainname() 系统调用。这些更改仅在该命名空间本地生效，不会影响其他命名空间或主机系统。
  3. 进程可以使用 setns() 系统调用在命名空间之间移动，或使用带有 CLONE_NEWUTS 标志的 unshare() 或 clone() 系统调用来创建新的命名空间。当进程移动到新的命名空间或创建一个新的命名空间时，它将开始使用与该命名空间关联的 hostname 和 NIS 域名。

Lab:

创建不同的命名空间

CLI

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

通过挂载一个新的 /proc 文件系统实例（如果使用参数 --mount-proc），可以确保新的挂载命名空间拥有对该命名空间特定进程信息的准确且隔离的视图。

Error: bash: fork: Cannot allocate memory

当 unshare 在没有使用 -f 选项的情况下执行时，会遇到一个错误，这是由于 Linux 处理新的 PID（Process ID）命名空间的方式导致的。关键细节和解决方案如下：

  1. 问题说明：
  • Linux kernel 允许进程使用 unshare 系统调用创建新的命名空间。但发起新 PID 命名空间创建的进程（称为 “unshare” 进程）不会进入新的命名空间；只有其子进程会进入。
  • 运行 %unshare -p /bin/bash% 会在与 unshare 相同的进程中启动 /bin/bash。因此，/bin/bash 及其子进程仍处于原始的 PID 命名空间中。
  • 在新命名空间中，/bin/bash 的第一个子进程会成为 PID 1。当该进程退出时，如果没有其他进程存在，会触发命名空间的清理，因为 PID 1 扮演着收养孤儿进程的特殊角色。随后 Linux kernel 会在该命名空间中禁用 PID 分配。
  1. 后果：
  • PID 1 在新命名空间中退出会导致 PIDNS_HASH_ADDING 标志被清理。这会导致 alloc_pid 函数在创建新进程时无法分配新的 PID，从而产生 “Cannot allocate memory” 错误。
  1. 解决方法：
  • 可以通过在 unshare 中使用 -f 选项来解决该问题。此选项会在创建新的 PID 命名空间后让 unshare fork 出一个新进程。
  • 执行 %unshare -fp /bin/bash% 可确保 unshare 命令本身在新命名空间中成为 PID 1。随后 /bin/bash 及其子进程就被安全地包含在该新命名空间中，防止 PID 1 过早退出并允许正常的 PID 分配。

通过确保以 -f 标志运行 unshare，可以正确维护新的 PID 命名空间，使 /bin/bash 及其子进程能够正常运行而不会遇到内存分配错误。

Docker

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

检查你的进程在哪个命名空间

ls -l /proc/self/ns/uts
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr  4 20:49 /proc/self/ns/uts -> 'uts:[4026531838]'

查找所有 UTS 命名空间

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

进入 UTS 命名空间

nsenter -u TARGET_PID --pid /bin/bash

滥用主机 UTS 共享

如果容器使用 --uts=host 启动，它会加入主机的 UTS 命名空间，而不是获得一个隔离的命名空间。具有诸如 --cap-add SYS_ADMIN 之类的 capabilities 时，容器内的代码可以通过 sethostname()/setdomainname() 更改主机的主机名/NIS 名称：

docker run --rm -it --uts=host --cap-add SYS_ADMIN alpine sh -c "hostname hacked-host && exec sh"
# Hostname on the host will immediately change to "hacked-host"

更改主机名可能篡改 logs/alerts、干扰 cluster discovery 或破坏将主机名固定的 TLS/SSH 配置。

检测与主机共享 UTS 的容器

docker ps -aq | xargs -r docker inspect --format '{{.Id}} UTSMode={{.HostConfig.UTSMode}}'
# Shows "host" when the container uses the host UTS namespace

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