Linux命名空间【UTS】

🔸 背景知识

在Linux中，namespace是容器技术的基础。它隔离了系统资源，比如进程、网络、挂载点等。UTS namespace是最基础的命名空间之一，主要用于隔离hostname和domainname。

🔸 CLONE_NEWUTS作用

• 允许进程在新的UTS命名空间中运行。
• 改变主机名sethostname()只影响当前命名空间。
• 常用于容器技术（如Docker）中，让容器显示不同的主机名。

🔸 系统调用关系图

clone(CLONE_NEWUTS, ...) ──► 创建新的 UTS 命名空间
                         └──► sethostname()仅影响该空间

🔸 代码示例

这个例子展示如何创建一个带有独立主机名的子进程。

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

#define STACK_SIZE (1024 * 1024)

static int child_func(void *arg) {
  printf("==> [child] 当前主机名:\n");
  char hostname[100];
  gethostname(hostname, sizeof(hostname));
  printf("    %s\n", hostname);

  // 设置新的主机名
  const char *new_hostname = "child-uts";
  sethostname(new_hostname, strlen(new_hostname));
  printf("==> [child] 修改后的主机名:\n");
  gethostname(hostname, sizeof(hostname));
  printf("    %s\n", hostname);

  // 保持一段时间便于观察
  sleep(10);
  return 0;
}

int main() {
  char *stack = malloc(STACK_SIZE);
  if (!stack) {
    perror("malloc");
    exit(1);
  }

  printf("==> [parent] 当前主机名:\n");
  char hostname[100];
  gethostname(hostname, sizeof(hostname));
  printf("    %s\n", hostname);

  pid_t pid = clone(child_func, stack + STACK_SIZE, CLONE_NEWUTS | SIGCHLD, NULL);
  
  if (pid == -1) {
    perror("clone");
    exit(1);
  }

  waitpid(pid, NULL, 0);
  printf("==> [parent] 子进程结束，主机名仍为:\n");
  gethostname(hostname, sizeof(hostname));
  printf("    %s\n", hostname);

  free(stack);
  return 0;
}

🔸 编译和运行方式（需root权限）

$ gcc -o uts_ns uts_ns.c
$ sudo ./uts_ns

🔸 运行结果

==> [parent] 当前主机名:
    gc
==> [child] 当前主机名:
    gc
==> [child] 修改后的主机名:
    child-uts
==> [parent] 子进程结束，主机名仍为:
    gc

✅ 说明： child 改变了自己的主机名，但不影响parent。这就是CLONE_NEWUTS的作用。

📌 总结

项目	说明
名称空间	UTS namespace
标志	CLONE_NEWUTS
能力	隔离主机名与域名
使用场景	容器（如Docker）、sandbox
编程接口	clone() + sethostname()
权限	需要CAP_SYS_ADMIN权限

---

🔹 使用lsns命令查看所有UTS命名空间

$ lsns -t uts

输出会列出所有当前系统中的UTS命名空间，例如：

        NS TYPE NPROCS   PID USER COMMAND
4026531838 uts      76  1101 gc   /lib/systemd/systemd --user

其中：

• NS是namespace的inode号；
• NPROCS是使用该namespace的进程数量；
• PID是最早进入该namespace的进程；
• COMMAND是启动该进程的命令。

🔹 查看某个进程的UTS命名空间

$ ls -l /proc/<pid>/ns/uts

例如：

$ ls -l /proc/1234/ns/uts

输出：

$ lrwxrwxrwx 1 root root 0 Jul 30 09:00 /proc/1234/ns/uts -> 'uts:[4026532249]'

🔹 对比两个进程的UTS命名空间是否相同

$ readlink /proc/1234/ns/uts
$ readlink /proc/5678/ns/uts

如果两个输出结果一样，则它们在同一个UTS命名空间中；否则为不同命名空间。

🔹 查看hostname是否被隔离

在不同UTS命名空间中，可以设置独立的hostname和domainname：

$ hostname
$ domainname

如果你进入了某个容器或namespace后，这两个值不同于宿主机，那说明当前shell已处于不同的UTS命名空间中。