Linux Namespace : IPC

IPC namespace 用来隔离 System V IPC 对象和 POSIX message queues。其中 System V IPC 对象包含共享内存、信号量和消息队列，笔者在《System V IPC 之共享内存》、《System V IPC 之信号量》和《System V IPC 之消息队列》三篇博文中对它们分别进行过介绍。本文我们将通过 demo 演示如何通过 IPC namespace 对 IPC 资源进行隔离，本文的演示环境为 ubuntu 16.04。

操作 IPC 资源的工具

Linux 系统中默认自带了操作 IPC 资源的命令行工具，如 ipcmk、ipcs 和 ipcrm 等。我们可以使用这些工具创建、查看和删除 IPC 资源。

ipcmk
ipcmk 命令用来创建 IPC资源：共享内存、信号量和消息队列。下面的命令用来创建包含 10 个信号量的信号量集：

$ ipcmk -S 

ipcs
ipcs 命令显示当前系统中 IPC 资源的信息。默认会显示所有的 IPC 资源，包括共享内存、信号量和消息队列。可以通过命令行中的选项来控制显示的资源类型，比如通过应用 -s 选项，下面的命令只显示系统中 IPC 信号量的信息：

$ ipcs -s

ipcrm
ipcrm 命令用来删除系统中的 IPC 资源，此时必须指定资源的类型和标识。比如删除我们刚才创建的 IPC 信号量集：

$ ipcrm -s 

与 namespace 相关的工具

unshare 命令
unshare 命令把当前进程加入到一个新建的 namespace 中，然后运行指定的程序(不指定目标程序则运行系统的默认 shell)。在前文《Linux Namespace: UTS》中我们介绍了一些与 namespace 相关的 API，比如 unshare 函数。unshare 函数的功能是把当前进程加入到一个新建的 namespace 中。比起我们自己写的小 demo，系统工具中已经内置了 unshare 命令行工具，本文将使用系统中的 unshare 命令进行相关的演示。对 unshare 命令的实现感兴趣的朋友可以参考其源代码，它也是通过调用 unshare 函数实现的。
下面的例子就是通过 unshare 命令让新建的 bash 进程属于新的 IPC namespace：

$ sudo unshare -i

nsenter 命令
nsenter 命令把当前进程加入到指定进程的 namespace 中，然后运行指定的程序(不指定目标程序则运行系统的默认 shell)。其实这个命令的核心功能也是通过我们在前文《Linux Namespace: UTS》中介绍的 setns 函数实现的。这个命令和 unshare 命令一样，也属于 linux 的 sys-utiles 工具，对其实现感兴趣的朋友可以参考其源代码。
我们接上面的例子，使用 nsenter 命令把一个 bash 进程加入到 4956 号进程的 IPC namespace 中：

此时当前 bash 进程的 IPC namespace 已经和 4956 号进程的 IPC namespace 是同一个了。

演示 IPC namespace 隔离

接下来让我们通过 IPC 信号量的隔离来了解如何隔离 IPC namespace。

首先我们打开两个 bash shell，为了方便区分，分别把它们称为为 shell1 和 shell2。先在 shell2 中执行 sudo unshare -i，然后分别执行 readlink /proc/$$/ns/ipc 命令：

图中左侧为 shell1，右侧为 shell2。可以看出它们的 IPC namespace 是不同的。

然后我们在 shell2 中创建 IPC 信号量集，并分别在两个 shell 中进行查看：

结果显示，shell1 中不能观察到 shell2 中创建的 IPC 信号量集，这是因为 shell1 和 shell2 此时分别在不同的 IPC namespace 中。

接下来我们在 shell1 中启动一个新的 bash 进程，并通过 nsenter 命令把它加入到 shell2 的 IPC namespace 中，然后再次查看 IPC 信号量信息：

这次 shell1 中显示的信号量信息和 shell2 中是一样的。

最后让我们看看此时 shell1 和 shell2 中当前进程的 IPC namespace：

此时这两个进程属于同一个 IPC namespace，这才是他们可以看到相同的 IPC 资源的根本原因。

总结

总体来看，在我们了解了 linux namespace 的一些基本概念后，IPC namespace 隔离的观察和理解还是比较简单的。下篇我们将介绍  Mount namespace 的相关内容。

参考：
Linux Namespace系列（03）：IPC namespace (CLONE_NEWIPC)
Namespaces man page
Ipcmk man page
Ipcs man page
Ipcrm man page
Unshare man page
Nsenter man page