c++ namespace和linux namespace

一、c++中的namespace

在C++语言中，命名空间使用namespace来声明，并使用{ }来界定命名空间的作用域。命名空间可以是全局的，也可以位于另一命名空间之中；但不能在类和代码块之中。按照是否有名字，可分为有名字的命名空间与无名命名空间。可以多次声明和定义同一命名空间，每次给这一命名空间添加新成员。编译器自动合并这些同名的命名空间。

简单示例：

二、linux中的namespaces机制：

Linux Namespace是Linux提供的一种OS-level virtualization的方法。目前在Linux系统上实现OS-level virtualization的系统有Linux VServer、OpenVZ、LXC Linux Container、Virtuozzo等，其中Virtuozzo是OpenVZ的商业版本。以上种种本质来说都是使用了Linux Namespace来进行隔离。

每个进程的命名空间都抽象成一个nsproxy指针，共享同一个命名空间的进程指向同一个指针，指针的结构通过引用计数(count)来确定使用者数目。目前Linux系统实现的命名空间子系有UTS、IPC、MNT、PID以及NET网络子模块。

在Linux/include/linux/sched.h中struct task_struct中找到对应的namespace结构：

struct task_struct {
...
struct nsproxy *nsproxy;
...
};

// nsproxy是每个进程自己的namespace结构

Linux/include/linux/nsproxy.h中找到具体的namespace结构：

struct nsproxy {
    atomic_t count;
    struct uts_namespace *uts_ns;
    struct ipc_namespace *ipc_ns;
    struct mnt_namespace *mnt_ns;
    struct pid_namespace *pid_ns;
    struct net          *net_ns;
};
extern struct nsproxy init_nsproxy;

Linux系统命名空间的UTS、IPC、MNT、PID以及NET网络子模块相关定义分别在一下文件中：在Linux/include/linux/utsname.h、Linux/include/linux/ipc_namespace.h、Linux/include/linux/mnt_namespace.h、Linux/include/linux/pid_namespace.h、Linux/include/net/net_namespace.h。

三、下面简单分析linux中PID命名空间(namespace)

linux通过命名空间管理进程pid，对于同一进程（同一个task_struct），在不同的命名空间中，看到的pid号不相同，每个pid命名空间有一套自己的pid管理方法，所以在不同的命名空间中调用getpid()，看到的pid号是不同的。

PID是命名空间中较为复杂的模块，因为PID命名空间是有层次的，在高层次命名空间能看到低命名空间信息，反之不行。

pid namespace原理：

PID层次化命名空间结构图：

注解：进程在不同命名空间有不同的数据表示，获取一个进程信息进程号和空间信息才能唯一确定一个进程。

在Linux/include/linux/pid_namespace.h：

注释：

child_reaper指向的进程相当于全局命名空间的init进程，其中一个重要目的是对孤儿进程进行回收；

level记录该pid namespace的深度；

*parent记录父pid namespace。

在Linux/include/linux/pid.h：

注释：

nr表示命名空间中的标示；

*ns表示命名空间；

即在*ns命名空间的pid是nr；

pid_chain系统所有的upid通过pid_chain挂在同一个全局链表里；

count表示应用次数；

level表示这个pid深度；

tasks表示一个pid可能对应多个task_struct；

numbers表示一个task_struct在每一个namespace的id,number[0]表示最顶层的namespace，level = 0，number[1]表示level =1。

PID命名空间在进程中的整体位置：

简单示例：

示例结果：

由以上结构可以看到PID命名空间的层次化结构。

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