Le processus d'initialisation (init) de l'espace de noms¶

Le premier processus créé dans un nouvel espace de noms (c'est-à-dire le processus créé par clone(2) avec l'attribut CLONE_NEWPID ou le premier processus enfant créé après un appel à unshare(2) avec l'attribut CLONE_NEWPID) a pour PID 1. Il est le processus « init » pour l'espace de noms (consultez init(1)). Ce processus devient le parent pour n’importe quel processus enfant qui devient orphelin parce qu’un processus résidant dans cet espace de noms PID se termine (voir ci-après pour plus de détails).

If the "init" process of a PID namespace terminates, the kernel terminates all of the processes in the namespace via a SIGKILL signal. This behavior reflects the fact that the "init" process is essential for the correct operation of a PID namespace. In this case, a subsequent fork(2) into this PID namespace fail with the error ENOMEM; it is not possible to create a new process in a PID namespace whose "init" process has terminated. Such scenarios can occur when, for example, a process uses an open file descriptor for a /proc/pid/ns/pid file corresponding to a process that was in a namespace to setns(2) into that namespace after the "init" process has terminated. Another possible scenario can occur after a call to unshare(2): if the first child subsequently created by a fork(2) terminates, then subsequent calls to fork(2) fail with ENOMEM.

Seuls les signaux pour lesquels le processus « init » a défini un gestionnaire de signal peuvent être envoyés au processus « init » par les autres processus de l'espace de noms PID. Cette règle s'applique également aux processus disposant de privilèges et permet d'éviter qu'un processus membre de l'espace de noms PID ne tue accidentellement le processus « init ».

Likewise, a process in an ancestor namespace can—subject to the usual permission checks described in kill(2)—send signals to the "init" process of a child PID namespace only if the "init" process has established a handler for that signal. (Within the handler, the siginfo_t si_pid field described in sigaction(2) will be zero.) SIGKILL or SIGSTOP are treated exceptionally: these signals are forcibly delivered when sent from an ancestor PID namespace. Neither of these signals can be caught by the "init" process, and so will result in the usual actions associated with those signals (respectively, terminating and stopping the process).

Depuis Linux 3.4, l’appel système reboot(2) déclenche l'envoi d'un signal aux processus « init » des espaces de noms. Consultez reboot(2) pour obtenir plus d'informations.

Imbrication des espaces de noms PID¶

Les espaces de noms PID peuvent être imbriqués : tous les espaces de noms PID ont un parent, sauf l'espace de noms PID initial (« root »). Le parent d'un espace de noms PID est l'espace de noms PID du processus qui a créé l'espace de noms à l’aide de clone(2) ou unshare(2). Les espaces de noms PID forment donc une arborescence dans laquelle chaque espace de noms peut remonter jusqu'à l'espace « root ». Depuis Linux 3.7, le noyau limite la profondeur maximale d’imbrication pour les espace de noms PID à 32.

Un processus est visible de tous les processus de son espace de noms PID, et de tous les processus des espaces de noms PID ancêtres qui le séparent de l'espace PID « root ». Ici, on entend par « visible » qu'un autre processus peut être la cible d’opérations d’un autre processus utilisant des appels système qui précisent l’ID du processus. Inversement, les processus d'un espace de noms PID enfant ne peuvent pas voir les processus de l’espace parent et des espaces de noms ancêtre éloignés. En résumé, un processus peut seulement voir (c'est-à-dire envoyer des signaux avec kill(2), définir des valeurs de courtoisie avec setpriority(2), etc.) les processus de son propre espace de noms PID et des espaces de noms de sa descendance.

Un processus a un identifiant dans chaque niveau de la hiérarchie des espaces de noms PID dans lequel il est visible, et ce en remontant chaque espace de noms ancêtre jusqu'à l'espace de noms PID « root ». Les appels système qui s'exécutent sur des identifiants de processus s'appliquent à l'identifiant du processus qui est visible dans l’espace de noms PID de l'appelant. Un appel à getpid(2) renvoie toujours le PID associé à l'espace de noms dans lequel le processus a été créé.

Certains processus d'un espace de noms PID peuvent avoir des parents en dehors de cet espace. Par exemple, le parent du processus initial de l'espace de noms (init(1), processus dont le PID est 1) se trouve forcément en dehors de cet espace. De même, l’enfant direct d'un processus qui a invoqué setns(2) pour que son enfant rejoigne un espace de noms PID, se trouve dans un espace de noms PID différent de celui de l'appelant à setns(2). Les appels à getppid(2) pour de tels processus renvoient 0.

Alors que les processus peuvent descendre librement dans les espaces de noms enfant (par exemple, en utilisant setns(2) avec un descripteur de fichier d’espace de noms PID), ils ne peuvent pas se déplacer dans l’autre direction. Cela veut dire que les processus ne peuvent entrer dans aucun espace de noms ancêtre (parent, grand-parent, etc.). La modification d’espace de noms PID est une opération à sens unique.

L’opération NS_GET_PARENT d’ioctl(2) peut être utilisée pour découvrir la relation parentale entre les espaces de noms PID. Consultez ioctl_ns(2).

Sémantiques de setns(2) et de unshare(2) ¶

Calls to setns(2) that specify a PID namespace file descriptor and calls to unshare(2) with the CLONE_NEWPID flag cause children subsequently created by the caller to be placed in a different PID namespace from the caller. (Since Linux 4.12, that PID namespace is shown via the /proc/pid/ns/pid_for_children file, as described in namespaces(7).) These calls do not, however, change the PID namespace of the calling process, because doing so would change the caller's idea of its own PID (as reported by getpid()), which would break many applications and libraries.

Pour présenter les choses différemment, l'appartenance d'un processus à un espace de noms PID est déterminée lors de la création du processus et ne peut plus être changée ensuite. Cela signifie que la relation parent-enfant entre processus reproduit la relation parentale entre des espaces de noms PID : le parent d'un processus est soit dans le même espace de noms, soit dans l'espace de noms PID du parent immédiat.

A process may call unshare(2) with the CLONE_NEWPID flag only once. After it has performed this operation, its /proc/pid/ns/pid_for_children symbolic link will be empty until the first child is created in the namespace.

Adoption d’un enfant orphelin¶

Quand un processus enfant devient orphelin, il est réapparenté au processus « init » dans l’espace de noms PID de son parent (sinon un des ancêtres les plus proches du parent employé dans la commande PR_SET_CHILD_SUBREAPER de prctl(2) pour être marqué comme le récupérateur des processus de descendants orphelins). Il est à noter qu’à cause des sémantiques de setns(2) et unshare(2) décrites ci-dessus, cela peut être le processus « init » dans l’espace de noms PID qui est le parent de l’espace de noms PID de l’enfant, plutôt que le processus « init » dans le propre espace de noms PID de l’enfant.

Compatibilité de CLONE_NEWPID avec les autres attributs CLONE_*¶

In current versions of Linux, CLONE_NEWPID can't be combined with CLONE_THREAD. Threads are required to be in the same PID namespace such that the threads in a process can send signals to each other. Similarly, it must be possible to see all of the threads of a process in the proc(5) filesystem. Additionally, if two threads were in different PID namespaces, the process ID of the process sending a signal could not be meaningfully encoded when a signal is sent (see the description of the siginfo_t type in sigaction(2)). Since this is computed when a signal is enqueued, a signal queue shared by processes in multiple PID namespaces would defeat that.

De plus dans les premières versions de Linux, CLONE_NEWPID n’était pas autorisé (échouant avec l’erreur EINVAL) en combinaison avec CLONE_SIGHAND (avant Linux 4.3) ainsi que CLONE_VM (avant Linux 3.12). Les modifications qui ont apporté ces restrictions ont été aussi portées sur les précédents noyaux stables.

/proc et espaces de noms PID¶

A /proc filesystem shows (in the /proc/pid directories) only processes visible in the PID namespace of the process that performed the mount, even if the /proc filesystem is viewed from processes in other namespaces.

Après la création d'un nouvel espace de noms PID, un enfant peut avoir intérêt à changer son répertoire racine et à monter une nouvelle instance procfs sur /proc afin d'assurer que des commandes comme ps(1) fonctionneront correctement. Si un nouvel espace de noms montage est créé simultanément en invoquant clone(2) ou unshare(2) avec l'argument CLONE_NEWNS, il n'est alors pas nécessaire de changer le répertoire racine : une nouvelle instance procfs peut être montée directement dans /proc.

Depuis un interpréteur de commandes, la commande permettant de monter /proc est :

$ mount -t proc proc /proc

L'appel de readlink(2) appliqué au chemin /proc/self affiche les identifiants des processus de l'appelant dans l'espace de noms PID du montage procfs (c'est-à-dire l'espace de noms PID du processus qui a monté procfs). Cela peut être utile lorsque qu'un processus a besoin de connaître son PID dans un autre espace de noms.

Fichiers /proc¶

/proc/sys/kernel/ns_last_pid (depuis Linux 3.3)

Ce fichier (virtualisé par espace de noms PID) affiche le dernier PID qui a été alloué dans cet espace de noms PID. Quand le prochain PID est alloué, le noyau recherchera le plus petit PID non alloué qui est supérieur à cette valeur, et quand ce fichier est lu ultérieurement, il affiche ce PID.

Un processus peut écrire sur ce fichier s’il a la capacité CAP_SYS_ADMIN ou (depuis Linux 5.9) CAP_CHECKPOINT_RESTORE à l’intérieur de l’espace de noms utilisateur qui possède l’espace de noms PID. Cela rend possible de déterminer le PID qui est alloué au prochain processus créé dans cet espace de noms PID.

Divers¶

Lorsqu'un identifiant de processus est transmis à l’aide d’un socket de domaine UNIX à un processus d'un autre espace de noms PID (consultez SCM_CREDENTIALS dans unix(7)), il est transformé pour devenir le PID correspondant dans l'espace de noms PID du processus recevant.