Linux Namespace：轻量级虚拟化技术简介

Linux Namespace：轻量级虚拟化技术简介

当我们谈论虚拟化技术时，可能首先想到的是像 VMware 或 VirtualBox 这样的全虚拟化解决方案，或者是像 Xen 或 KVM 这样的硬件辅助虚拟化技术。然而，Linux 系统中内置了一种轻量级的虚拟化技术，那就是 Linux Namespace。

1. 什么是 Linux Namespace？

Linux Namespace 是内核的一个特性，它可以隔离一部分系统资源，使得一个进程及其子进程在 Namespace 内部有一个独立的全局视图，看到的资源与外部系统的全局资源是隔离的。这使得在 Namespace 内的进程能够运行在一个被隔离和安全的环境中，就像在一个独立的系统中一样。

2. Linux Namespace 的类型

Linux 支持以下七种类型的 Namespace：

PID Namespace：

隔离进程 ID，每个 Namespace 内部的进程都有一个独立的 PID 空间，即使在不同的 Namespace 中，进程 ID 可能是相同的，但它们是完全不同的进程。

对于进程命名空间（PID Namespace），Docker 容器有自己独立的命名空间，但是这些进程实际上还是在宿主机上运行的。所以，你可以在宿主机上使用 ps aux 看到容器中的进程，尽管这些进程在容器内部有自己的 PID。

Mount Namespace：

隔离文件系统挂载点，每个 Namespace 都有自己独立的文件系统视图，一个 Namespace 中的挂载或卸载操作不会影响其他 Namespace。

对于挂载点命名空间（Mount Namespace），每个 Docker 容器都有自己的命名空间，这些命名空间与宿主机完全隔离。因此，当你在宿主机上运行 mount 命令，你无法看到容器内的挂载点。这是为了保护容器的文件系统隔离性，防止容器能够影响到宿主机的文件系统。

如果你想查看 Docker 容器内的挂载点，你需要进入容器内部，然后在容器内运行 mount 命令。你可以使用 docker exec 或 docker attach 命令来进入一个正在运行的容器。例如：

docker exec -it <container_id> /bin/bash

然后在容器内部运行 mount 命令：

mount

这样，你就可以看到容器内的挂载点了。

Network Namespace：

隔离网络设备，IP 地址，IP 路由表，/proc/net 目录，IP 配置参数等。

User Namespace：

隔离用户和用户组 ID，每个 Namespace 都有自己的用户和用户组 ID 空间，User Namespace 允许将一个普通用户映射为 Namespace 内的 root 用户。

IPC Namespace：

隔离 System V IPC 和 POSIX 消息队列，每个 Namespace 都有自己的 IPC 资源。

UTS Namespace：

隔离主机名和域名，每个 Namespace 都可以有自己的主机名和 NIS 域名。

Cgroup Namespace：

隔离 cgroup 根目录视点，使得每个 Namespace 都有自己的 cgroup 视图。

3. Linux Namespace 的应用

Linux Namespace 是许多现代容器技术（例如 Docker、LXC）的基础。容器技术通过使用 Linux Namespace，可以为容器内的应用程序提供一个隔离的运行环境，每个容器内的应用程序都认为自己独占了一个系统。

例如，通过使用 PID Namespace，我们可以为每个容器分配独立的 PID 空间，使得容器内的进程无法看到容器外的进程。通过使用 Network Namespace，我们可以为每个容器分配独立的网络栈，使得容器内的应用程序可以有自己独立的网络设备和 IP 地址。这意味着我们可以在容器中运行网络服务，而不用担心端口冲突问题。

4. 总结

Linux Namespace 是一种强大而灵活的轻量级虚拟化技术，它使得我们可以在同一台机器上运行多个隔离的进程或应用程序，而无需额外的虚拟化开销。Linux Namespace 的出现，极大地推动了容器技术的发展，对于提高系统的资源利用率，提供安全的应用程序运行环境都有重要的作用。

为什么Winodws和Mac的容器能力一直很弱，因为容器技术依赖的实际上是Linux的cgroup和namespace两大核心机制，当前winodws、mac运行的容器仍然是通过类似虚拟机的方案来运行的容器。windows server虽然推出了自己的容器技术，但是仍然不够成熟和稳定。理解namespace的作用是我们理解容器技术的一大关键。