我使用了 docker exec 命令進(jìn)入到了容器當(dāng)中。在了解了Linux Namespace 的隔離機(jī)制后，你應(yīng)該會(huì)很自然地想到一個(gè)問(wèn)題：docker exec 是怎么做到進(jìn)入容器里的呢？
實(shí)際上，Linux Namespace 創(chuàng)建的隔離空間雖然看不見(jiàn)摸不著，但一個(gè)進(jìn)程的 Namespace 信息在宿主機(jī)上是確確實(shí)實(shí)存在的，并且是以一個(gè)文件的方式存在。

比如，通過(guò)如下指令，你可以看到當(dāng)前正在運(yùn)行的 Docker 容器的進(jìn)程號(hào)（PID）是 25686：

$ docker inspect --format '{{ .State.Pid }}' 4ddf4638572d
25686

這時(shí)，你可以通過(guò)查看宿主機(jī)的 proc 文件，看到這個(gè) 25686 進(jìn)程的所有 Namespace 對(duì)應(yīng)的文件：

$ ls -l /proc/25686/ns
total 0
lrwxrwxrwx 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，一個(gè)進(jìn)程的每種Linux Namespace，都在它對(duì)應(yīng)的 /proc/[進(jìn)程號(hào)]/ns 下有一個(gè)對(duì)應(yīng)的虛擬文件，并且鏈接到一個(gè)真實(shí)的 Namespace 文件上。
有了這樣一個(gè)可以“hold 住”所有 Linux Namespace 的文件，我們就可以對(duì) Namespace 做一些很有意義事情了，比如：加入到一個(gè)已經(jīng)存在的 Namespace 當(dāng)中。

這也就意味著：一個(gè)進(jìn)程，可以選擇加入到某個(gè)進(jìn)程已有的 Namespace 當(dāng)中，從而達(dá)到“進(jìn)入”這個(gè)進(jìn)程所在容器的目的，這正是 docker exec 的實(shí)現(xiàn)原理。

而這個(gè)操作所依賴的，乃是一個(gè)名叫 setns() 的 Linux 系統(tǒng)調(diào)用。它的調(diào)用方法，我可以用如下一段小程序?yàn)槟阏f(shuō)明：

#define _GNU_SOURCE
#include <fcntl.h>
#include <sched.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

#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");
}

這段代碼功能非常簡(jiǎn)單：它一共接收兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是 argv[1]，即當(dāng)前進(jìn)程要加入的 Namespace 文件的路徑，比如/proc/25686/ns/net；而第二個(gè)參數(shù)，則是你要在這個(gè) Namespace 里運(yùn)行的進(jìn)程，比如 /bin/bash。

這段代碼的的核心操作，則是通過(guò) open() 系統(tǒng)調(diào)用打開(kāi)了指定的 Namespace 文件，并把這個(gè)文件的描述符 fd 交給 setns() 使用。在 setns() 執(zhí)行后，當(dāng)前進(jìn)程就加入了這個(gè)文件對(duì)應(yīng)的 Linux Namespace 當(dāng)中了。

現(xiàn)在，你可以編譯執(zhí)行一下這個(gè)程序，加入到容器進(jìn)程（PID=25686）的 Network Namespace 中：

$ gcc -o set_ns set_ns.c
$ ./set_ns /proc/25686/ns/net /bin/bash
$ ifconfig
eth0 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，當(dāng)我們執(zhí)行 ifconfig 命令查看網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，我會(huì)發(fā)現(xiàn)能看到的網(wǎng)卡“變少”了：只有兩個(gè)。而我的宿主機(jī)則至少有四個(gè)網(wǎng)卡。這是怎么回事呢？
實(shí)際上，在 setns() 之后我看到的這兩個(gè)網(wǎng)卡，正是我在前面啟動(dòng)的 Docker 容器里的網(wǎng)卡。也就是說(shuō)，我新創(chuàng)建的這個(gè) /bin/bash 進(jìn)程，由于加入了該容器進(jìn)程（PID=25686）的 Network Namepace，它看到的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與這個(gè)容器里是一樣的，即：/bin/bash 進(jìn)程的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備視圖，也被修改了。
而一旦一個(gè)進(jìn)程加入到了另一個(gè) Namespace 當(dāng)中，在宿主機(jī)的 Namespace 文件上，也會(huì)有所體現(xiàn)。

在宿主機(jī)上，你可以用 ps 指令找到這個(gè) set_ns 程序執(zhí)行的 /bin/bash 進(jìn)程，其真實(shí)的 PID 是 28499：

# 在宿主機(jī)上
ps aux | grep /bin/bash
root 28499 0.0 0.0 19944 3612 pts/0 S 14:15 0:00 /bin/bash

這時(shí)，如果按照前面介紹過(guò)的方法，查看一下這個(gè) PID=28499 的進(jìn)程的 Namespace，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)事實(shí)：

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

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

在 /proc/[PID]/ns/net 目錄下，這個(gè) PID=28499 進(jìn)程，與我們前面的 Docker 容器進(jìn)程（PID=25686）指向的 Network Namespace 文件完全一樣。這說(shuō)明這兩個(gè)進(jìn)程，共享了這個(gè)名叫net:[4026532281] 的 Network Namespace。
此外，Docker 還專(zhuān)門(mén)提供了一個(gè)參數(shù)，可以讓你啟動(dòng)一個(gè)容器并“加入”到另一個(gè)容器的 Network Namespace 里，這個(gè)參數(shù)就是 -net，比如:

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

這樣，我們新啟動(dòng)的這個(gè)容器，就會(huì)直接加入到 ID=4ddf4638572d 的容器，也就是我們前面的創(chuàng)建的應(yīng)用容器（PID=25686）的Network Namespace 中。所以，這里 ifconfig 返回的網(wǎng)卡信息，跟我前面那個(gè)小程序返回的結(jié)果一模一樣，你也可以嘗試一下。
而如果我指定–net=host，就意味著這個(gè)容器不會(huì)為進(jìn)程啟用 Network Namespace。這就意味著，這個(gè)容器拆除了 Network Namespace 的“隔離墻”，所以，它會(huì)和宿主機(jī)上的其他普通進(jìn)程一樣，直接共享宿主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)棧。這就為容器直接操作和使用宿主機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)渠道。

到此這篇關(guān)于Docker exec 的實(shí)現(xiàn)原理介紹的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Docker exec 的實(shí)現(xiàn)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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