BEZEICHNUNG¶

time_namespaces - Überblick über Linux-Zeitnamensräume

BESCHREIBUNG¶

Zeitnahmensräume virtualisieren die Werte von zwei Systemuhren:

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CLOCK_MONOTONIC (und entsprechend CLOCK_MONOTONIC_COARSE und CLOCK_MONOTONIC_RAW), eine nichtsetzbare Uhr, die die monotone Zeit seit einem »nicht näher spezifizierten Zeitpunkt in der Vergangenheit« (so die POSIX-Beschreibung) darstellt.

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CLOCK_BOOTTIME (und entsprechend CLOCK_BOOTTIME_ALARM), eine nichtsetzbare Uhr, die zu CLOCK_MONOTONIC identisch ist, abgesehen davon, dass sie auch die Zeit enthält, in der das System suspendiert ist.

Daher benutzen die Prozesse in einem Zeitnamensraum gemeinsame Werte für diese Uhren. Dies betrifft verschiedene API, die gegen diese Uhren messen, einschließlich: clock_gettime(2), clock_nanosleep(2), nanosleep(2), timer_settime(2), timerfd_settime(2) und /proc/uptime.

Derzeit kann ein Zeitnamensraum nur durch Aufruf von unshare(2) mit dem Schalter CLONE_NEWTIME erstellt werden. Dieser Aufruf erstellt einen neuen Zeitnamensraum, legt den aufrufenden Prozess aber nicht in den neuen Namensraum ab. Stattdessen werden die durch den aufrufenden Prozess nachfolgend erstellten Kinder in dem neuen Namensraum abgelegt. Dies ermöglicht das Setzen von Uhrversätzen (siehe unten) für den neuen Namensraum, bevor der erste Prozess in dem Namensraum abgelegt wird. Der symbolische Link /proc/PID/ns/time_for_children zeigt den Zeitnamensraum, in dem die Kindprozesse eines Prozesses erstellt werden. (Ein Prozess kann einen für diesen symbolischen Link geöffneten Dateideskriptor in einem Aufruf von setns(2) verwenden, um sich in den Namensraum zu bewegen.)

<Uhrenkennung> <Versatzsekunden> <Versatznanosekunden>

$ cat /proc/self/timens_offsets
monotonic           0         0
boottime            0         0

ANMERKUNGEN¶

Die Verwendung von Zeitnamensräumen benötigt einen Kernel, der mit der Option CONFIG_TIME_NS konfiguriert wurde.

Beachten Sie, dass Zeitnamensräume nicht die Uhr CLOCK_REALTIME virtualisieren. Die Virtualisierung dieser Uhr wurde aus Komplexitäts- und Gesamtaufwandsgründen im Kernel vermieden.

Zur Kompatibilität mit der ursprünglichen Implementierung kann der numerische Wert der Kennung statt der oben dargestellten symbolischen Namen geschrieben werden, wenn eine Uhrenkennung in die Datei /proc/PID/timens_offsets geschrieben wird; d.h. 1 statt monotonic und 7 statt boottime. Aus Lesbarkeitsgründen wird die Verwendung der symbolischen Namen gegenüber den numerischen Werten bevorzugt.

Die Motivation für das Hinzufügen von Zeitnamensräumen war es, monotonen und Systemstart-Uhren zu erlauben, über Container-Migrationen und Checkpoint-/Wiederherstellungsaktionen hinweg konsistente Werte beizubehalten.

BEISPIELE¶

Die folgende Shell-Sitzung zeigt die Aktionen eines Zeitnamensraumes. Wir beginnen mit der Anzeige der Inode-Nummer eines Zeitnamensraumes einer Shell in dem anfänglichen Zeitnamensraum:

$ readlink /proc/$$/ns/time
time:[4026531834]

Weiter im anfänglichen Zeitnamensraum zeigen wir die Systemlaufzeit mittels uptime(1) und verwenden das in clock_getres(2) gezeigte Beispielprogramm clock_times, um die Werte der verschiedenen Uhren anzuzeigen:

$ uptime --pretty
up 21 hours, 17 minutes
$ ./clock_times
CLOCK_REALTIME : 1585989401.971 (18356 days +  8h 36m 41s)
CLOCK_TAI      : 1585989438.972 (18356 days +  8h 37m 18s)
CLOCK_MONOTONIC:      56338.247 (15h 38m 58s)
CLOCK_BOOTTIME :      76633.544 (21h 17m 13s)

Dann verwenden wir unshare(1), um einen Zeitnamensraum zu erstellen und eine bash(1)-Shell auszuführen. Von der neuen Shell verwenden wir den eingebauten Befehl echo, um Datensätze in die Datei timens_offsets zu schreiben und den Versatz für die Uhr CLOCK_MONOTONIC auf 2 Tage und den Versatz für die Uhr CLOCK_BOOTTIME 7 Tage vorwärts zu stellen:

$ PS1="ns2# " sudo unshare -T -- bash --norc
ns2# echo "monotonic $((2*24*60*60)) 0" > /proc/$$/timens_offsets
ns2# echo "boottime  $((7*24*60*60)) 0" > /proc/$$/timens_offsets

Oben haben wir die bash(1)-Shell mit der Option --norc gestartet, so dass keine Start-Skripte ausgeführt wurden. Damit wird sichergestellt, dass keine Kindprozesse von der Shell erstellt werden, bevor wir die Möglichkeit hatten, die Datei timens_offsets zu aktualisieren.

Dann verwenden wir cat(1), um die Inhalte der Datei timens_offsets anzuzeigen. Die Ausführung von cat(1) erstellt den ersten Prozess in dem neuen Zeitnamensraum, nachdem weitere Versuche, die Datei timens_offsets zu aktualisieren, zu Fehlern führen.

ns2# cat /proc/$$/timens_offsets
monotonic      172800         0
boottime       604800         0
ns2# echo "boottime $((9*24*60*60)) 0" > /proc/$$/timens_offsets
bash: echo: write error: Permission denied

Weiter in dem neuen Namensraum führen wir uptime(1) und das Beispielprogramm clock_times aus:

ns2# uptime --pretty
up 1 week, 21 hours, 18 minutes
ns2# ./clock_times
CLOCK_REALTIME : 1585989457.056 (18356 days +  8h 37m 37s)
CLOCK_TAI      : 1585989494.057 (18356 days +  8h 38m 14s)
CLOCK_MONOTONIC:     229193.332 (2 days + 15h 39m 53s)
CLOCK_BOOTTIME :     681488.629 (7 days + 21h 18m  8s)

Von der obigen Ausgabe können wir sehen, dass die monotone und die Systemstart-Uhr verschiedene Werte in dem neuen Zeitnamensraum haben.

Durch Untersuchen der symbolischen Links /proc/PID/ns/time und /proc/PID/ns/time_for_children sehen wir, das die Shell ein Mitglied des anfänglichen Zeitnamensraums ist, aber ihre Kindprozesse in dem neuen Namensraum erstellt werden.

ns2# readlink /proc/$$/ns/time
time:[4026531834]
ns2# readlink /proc/$$/ns/time_for_children
time:[4026532900]
ns2# readlink /proc/self/ns/time   # Erstellt einen Kindprozess
time:[4026532900]

Kehren wir zu der Shell in dem anfänglichen Zeitnamensraum zurück, dann sehen wir, dass die monotone und die Systemstart-Uhr von den Änderungen in timens_offsets, die in dem anderen Zeitnamensraum erfolgten, nicht betroffen ist:

$ uptime --pretty
up 21 hours, 19 minutes
$ ./clock_times
CLOCK_REALTIME : 1585989401.971 (18356 days +  8h 38m 51s)
CLOCK_TAI      : 1585989438.972 (18356 days +  8h 39m 28s)
CLOCK_MONOTONIC:      56338.247 (15h 41m  8s)
CLOCK_BOOTTIME :      76633.544 (21h 19m 23s)

SIEHE AUCH¶

nsenter(1), unshare(1), clock_settime(2), setns(2), unshare(2), namespaces(7), time(7)

ÜBERSETZUNG¶

Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Helge Kreutzmann <debian@helgefjell.de> erstellt.

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