创建NameSpace

接下来讲解一下用unshare和clone来创建NetWork NameSpace,先讲解一下这两个API:

unshare

unshare用于将当前进程分离（unshare）出指定的命名空间（namespace）。它允许进程创建独立于父进程的命名空间，从而实现进程在不同命名空间中运行的隔离。

c

#include <sched.h>

int unshare(int flags);

flags：指定要分离的命名空间类型，可以使用以下标志的按位或运算进行组合：
- CLONE_NEWNS：分离挂载命名空间（Mount Namespace）。
- CLONE_NEWUTS：分离UTS命名空间。
- CLONE_NEWIPC：分离IPC命名空间。
- CLONE_NEWPID：分离PID命名空间。
- CLONE_NEWNET：分离网络命名空间。
- CLONE_NEWUSER：分离用户命名空间。
- CLONE_NEWCGROUP：分离控制组命名空间。
- CLONE_NEWTIME：分离时间命名空间（自Linux 5.6起可用）。

成功调用unshare函数会将当前进程分离出指定的命名空间，并创建一个新的独立命名空间。在新的命名空间中，进程可以执行与父进程隔离的操作，例如挂载文件系统、更改主机名、配置网络接口等。

unshare函数只分离命名空间，具体的命名空间配置需要在调用unshare之后进行，例如使用mount函数挂载文件系统、sethostname函数设置主机名等。

clone

clone用于创建一个新的进程，并可以选择性地与父进程共享或分离多个资源，包括进程空间、文件系统、信号处理等。

c

#include <sched.h>

int clone(int (*fn)(void *), void *child_stack, int flags, void *arg, ...);

fn：指向子进程要执行的函数的指针。该函数应该具有 int 类型的返回值，接受一个 void* 类型的参数。
child_stack：指向子进程栈的指针。子进程会在一个新的栈空间中执行，child_stack 指向该栈的顶部。栈应该是独立分配的，并且具有足够的空间来容纳子进程执行所需的栈帧。
flags：用于指定创建子进程时的行为和资源共享方式的标志位，可以使用以下标志的按位或运算进行组合：
- CLONE_CHILD_CLEARTID：子进程在调用exec函数或退出时，会将tid置为0。
- CLONE_CHILD_SETTID：子进程在调用exec函数或退出时，会将tid置为子进程ID。
- CLONE_FILES：子进程与父进程共享文件描述符表。
- CLONE_FS：子进程与父进程共享文件系统信息。
- CLONE_IO：子进程与父进程共享I/O上下文。
- CLONE_NEWIPC：子进程创建一个新的IPC命名空间。
- CLONE_NEWNET：子进程创建一个新的网络命名空间。
- CLONE_NEWNS：子进程创建一个新的挂载命名空间。
- CLONE_NEWPID：子进程创建一个新的PID命名空间。
- CLONE_NEWUTS：子进程创建一个新的UTS命名空间。
- CLONE_NEWUSER：子进程创建一个新的用户命名空间。
- CLONE_NEWCGROUP：子进程创建一个新的控制组命名空间。
- CLONE_PARENT：子进程的父进程为调用clone的进程。
- CLONE_PARENT_SETTID：子进程的父进程ID会存储在ptid中。
- CLONE_PTRACE：子进程与父进程共享ptrace。
- CLONE_SETTLS：子进程的线程局部存储与父进程相同。
- CLONE_SIGHAND：子进程与父进程共享信号处理程序。
- CLONE_SYSVSEM：子进程与父进程共享System V信号量。
- CLONE_THREAD：子进程创建为与父进程共享线程组的线程。
- CLONE_UNTRACED：子进程创建后不会受到ptrace跟踪。
- CLONE_VFORK：子进程使用父进程的页表直到调用exec或者调用_exit退出。
- CLONE_VM：子进程与父进程共享内存空间。
arg：传递给子进程函数的参数。

clone 函数创建一个新的进程，并在子进程中执行指定的函数。子进程的执行流程会从 fn 指向的函数开始。child_stack 参数指定子进程的栈空间，flags 参数用于指定资源的共享方式。子进程创建成功后，clone 函数会返回子进程的进程ID。

接下来是调用示例:

c
#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <sched.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

#define STACK_SIZE 65536

static int child_func(void *arg) {
    // 在子进程中，进行需要在独立网络命名空间中运行的操作
    printf("Child process: PID=%ld\n", (long) getpid());

    // 在子进程中，可以进行网络相关的操作，例如配置网络接口、设置IP地址等

    sleep(10); // 模拟子进程在网络命名空间中的操作

    printf("Child process: Exiting\n");
    return 0;
}

int main() {
    printf("Parent process: PID=%ld\n", (long) getpid());

    // 为子进程分配栈空间
    char *stack = malloc(STACK_SIZE);
    if (stack == NULL) {
        perror("malloc");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 使用clone创建子进程，并指定CLONE_NEWNET标志来创建独立网络命名空间
    pid_t child_pid = clone(child_func, stack + STACK_SIZE, CLONE_NEWNET | SIGCHLD, NULL);
    if (child_pid == -1) {
        perror("clone");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 在父进程中，可以继续进行其他操作

    sleep(5); // 模拟父进程的操作

    printf("Parent process: Waiting for child process to exit...\n");
    waitpid(child_pid, NULL, 0); // 等待子进程退出

    printf("Parent process: Exiting\n");
    return 0;
}

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

int main() {
    printf("Parent process: PID=%ld\n", (long) getpid());

    printf("Parent process: Creating a new network namespace...\n");

    // 创建独立的网络命名空间
    if (unshare(CLONE_NEWNET) == -1) {
        perror("unshare");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Parent process: In the new network namespace\n");

    // 在新的网络命名空间中，可以进行网络相关的操作，例如配置网络接口、设置IP地址等

    sleep(10); // 模拟在网络命名空间中的操作

    printf("Parent process: Exiting\n");
    return 0;
}

以上程序经过运行测试，必须要用root权限才能创建namespace。