Docker?exec的實現原理是什么

本篇內容主要講解“Docker exec的實現原理是什么”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Docker exec的實現原理是什么”吧!

我使用了 docker exec 命令進入到了容器當中。在了解了Linux Namespace 的隔離機制后，你應該會很自然地想到一個問題：docker exec 是怎么做到進入容器里的呢？
實際上，Linux Namespace 創建的隔離空間雖然看不見摸不著，但一個進程的 Namespace 信息在宿主機上是確確實實存在的，并且是以一個文件的方式存在。

比如，通過如下指令，你可以看到當前正在運行的 Docker 容器的進程號（PID）是 25686：

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

這時，你可以通過查看宿主機的 proc 文件，看到這個 25686 進程的所有 Namespace 對應的文件：

$ 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，一個進程的每種Linux Namespace，都在它對應的 /proc/[進程號]/ns 下有一個對應的虛擬文件，并且鏈接到一個真實的 Namespace 文件上。
有了這樣一個可以“hold 住”所有 Linux Namespace 的文件，我們就可以對 Namespace 做一些很有意義事情了，比如：加入到一個已經存在的 Namespace 當中。

這也就意味著：一個進程，可以選擇加入到某個進程已有的 Namespace 當中，從而達到“進入”這個進程所在容器的目的，這正是 docker exec 的實現原理。

而這個操作所依賴的，乃是一個名叫 setns() 的 Linux 系統調用。它的調用方法，我可以用如下一段小程序為你說明：

#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單：它一共接收兩個參數，第一個參數是 argv[1]，即當前進程要加入的 Namespace 文件的路徑，比如/proc/25686/ns/net；而第二個參數，則是你要在這個 Namespace 里運行的進程，比如 /bin/bash。

這段代碼的的核心操作，則是通過 open() 系統調用打開了指定的 Namespace 文件，并把這個文件的描述符 fd 交給 setns() 使用。在 setns() 執行后，當前進程就加入了這個文件對應的 Linux Namespace 當中了。

現在，你可以編譯執行一下這個程序，加入到容器進程（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，當我們執行 ifconfig 命令查看網絡設備時，我會發現能看到的網卡“變少”了：只有兩個。而我的宿主機則至少有四個網卡。這是怎么回事呢？
實際上，在 setns() 之后我看到的這兩個網卡，正是我在前面啟動的 Docker 容器里的網卡。也就是說，我新創建的這個 /bin/bash 進程，由于加入了該容器進程（PID=25686）的 Network Namepace，它看到的網絡設備與這個容器里是一樣的，即：/bin/bash 進程的網絡設備視圖，也被修改了。
而一旦一個進程加入到了另一個 Namespace 當中，在宿主機的 Namespace 文件上，也會有所體現。

在宿主機上，你可以用 ps 指令找到這個 set_ns 程序執行的 /bin/bash 進程，其真實的 PID 是 28499：

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

這時，如果按照前面介紹過的方法，查看一下這個 PID=28499 的進程的 Namespace，你就會發現這樣一個事實：

$ 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 PID=28499 進程，與我們前面的 Docker 容器進程（PID=25686）指向的 Network Namespace 文件完全一樣。這說明這兩個進程，共享了這個名叫net:[4026532281] 的 Network Namespace。
此外，Docker 還專門提供了一個參數，可以讓你啟動一個容器并“加入”到另一個容器的 Network Namespace 里，這個參數就是 -net，比如:

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

這樣，我們新啟動的這個容器，就會直接加入到 ID=4ddf4638572d 的容器，也就是我們前面的創建的應用容器（PID=25686）的Network Namespace 中。所以，這里 ifconfig 返回的網卡信息，跟我前面那個小程序返回的結果一模一樣，你也可以嘗試一下。
而如果我指定–net=host，就意味著這個容器不會為進程啟用 Network Namespace。這就意味著，這個容器拆除了 Network Namespace 的“隔離墻”，所以，它會和宿主機上的其他普通進程一樣，直接共享宿主機的網絡棧。這就為容器直接操作和使用宿主機網絡提供了一個渠道。

到此，相信大家對“Docker exec的實現原理是什么”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！