Docker exec 的实现原理(35)

Docker exec 的实现原理(35)

我使用了 docker exec 命令进入到了容器当中。在了解了 Linux Namespace 的隔离机制后，你应该会很自然地想到一个问题：docker exec 是怎么做到进入容器里的呢？实际上，Linux Namespace 创建的隔离空间虽然看不见摸不着，但一个进程的 Namespace 信息在宿主机上是确确实实存在的，并且是以一个文件的方式存在。比如，通过如下指令，你可以看到当前正在运行的 Docker 容器的进程号（PID）是 25686：

$ docker inspect --format '{{ .State.Pid }}' 4ddf4638572d25686

这时，你可以通过查看宿主机的 proc 文件，看到这个 25686 进程的所有 Namespace 对应的文件：

$ ls -l /proc/25686/nstotal 0lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug 13 14:05 cgroup -> cgroup:[4026531835]lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug 13 14:05 ipc -> ipc:[4026532278]lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug 13 14:05 mnt -> mnt:[4026532276]lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug 13 14:05 net -> net:[4026532281]lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug 13 14:05 pid -> pid:[4026532279]lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug 13 14:05 pid_for_children -> pid:[4026532279]lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug 13 14:05 user -> user:[4026531837]lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug 13 14:05 uts -> uts:[4026532277]

可以看到，一个进程的每种 Linux Namespace，都在它对应的 /proc/[进程号]/ns 下有一个对应的虚拟文件，并且链接到一个真实的 Namespace 文件上。有了这样一个可以“hold 住”所有 Linux Namespace 的文件，我们就可以对 Namespace 做一些很有意义事情了，比如：加入到一个已经存在的 Namespace 当中。

这也就意味着：一个进程，可以选择加入到某个进程已有的 Namespace 当中，从而达到“进入”这个进程所在容器的目的，这正是 docker exec 的实现原理。

#define _GNU_SOURCE#include #include #include #include #include #define errExit(msg) do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE);} while (0) int main(int argc, char *argv[]) { int fd; fd = open(argv[1], O_RDONLY); if (setns(fd, 0) == -1) { errExit("setns"); } execvp(argv[2], &argv[2]); errExit("execvp");}

这段代码功能非常简单：它一共接收两个参数，第一个参数是 argv[1]，即当前进程要加入的 Namespace 文件的路径，比如 /proc/25686/ns/net；而第二个参数，则是你要在这个 Namespace 里运行的进程，比如 /bin/bash。这段代码的的核心操作，则是通过 open() 系统调用打开了指定的 Namespace 文件，并把这个文件的描述符 fd 交给 setns() 使用。在 setns() 执行后，当前进程就加入了这个文件对应的 Linux Namespace 当中了。现在，你可以编译执行一下这个程序，加入到容器进程（PID=25686）的 Network Namespace 中：

$ gcc -o set_ns set_ns.c $ ./set_ns /proc/25686/ns/net /bin/bash $ ifconfigeth0 Link encap:Ethernet HWaddr 02:42:ac:11:00:02 inet addr:172.17.0.2 Bcast:0.0.0.0 Mask:255.255.0.0 inet6 addr: fe80::42:acff:fe11:2/64 Scope:Link UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:10 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:0 RX bytes:976 (976.0 B) TX bytes:796 (796.0 B) lo Link encap:Local Loopback inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0 inet6 addr: ::1/128 Scope:Host UP LOOPBACK RUNNING MTU:65536 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B)

正如上所示，当我们执行 ifconfig 命令查看网络设备时，我会发现能看到的网卡“变少”了：只有两个。而我的宿主机则至少有四个网卡。这是怎么回事呢？实际上，在 setns() 之后我看到的这两个网卡，正是我在前面启动的 Docker 容器里的网卡。也就是说，我新创建的这个 /bin/bash 进程，由于加入了该容器进程（PID=25686）的 Network Namepace，它看到的网络设备与这个容器里是一样的，即：/bin/bash 进程的网络设备视图，也被修改了。而一旦一个进程加入到了另一个 Namespace 当中，在宿主机的 Namespace 文件上，也会有所体现。在宿主机上，你可以用 ps 指令找到这个 set_ns 程序执行的 /bin/bash 进程，其真实的 PID 是 28499：

# 在宿主机上ps aux | grep /bin/bashroot 28499 0.0 0.0 19944 3612 pts/0 S 14:15 0:00 /bin/bash

这时，如果按照前面介绍过的方法，查看一下这个 PID=28499 的进程的 Namespace，你就会发现这样一个事实：

$ ls -l /proc/28499/ns/netlrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug 13 14:18 /proc/28499/ns/net -> net:[4026532281] $ ls -l /proc/25686/ns/netlrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug 13 14:05 /proc/25686/ns/net -> net:[4026532281]

在 /proc/[PID]/ns/net 目录下，这个 PID=28499 进程，与我们前面的 Docker 容器进程（PID=25686）指向的 Network Namespace 文件完全一样。这说明这两个进程，共享了这个名叫 net:[4026532281] 的 Network Namespace。此外，Docker 还专门提供了一个参数，可以让你启动一个容器并“加入”到另一个容器的 Network Namespace 里，这个参数就是 -net，比如:

$ docker run -it --net container:4ddf4638572d busybox ifconfig

转了一个大圈子，我其实是为你详细解读了 docker exec 这个操作背后，Linux Namespace 更具体的工作原理。这种通过操作系统进程相关的知识，逐步剖析 Docker 容器的方法，是理解容器的一个关键思路，希望你一定要掌握。

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