unshare --pid /bin/bash - fork cannot allocate memory unshare命令--pid选项：fork无法分配内存

Question

我正在尝试使用Linux命名空间，特别是pid命名空间。

我想用bash测试一些东西，但遇到了这个问题：

unshare -p /bin/bash
bash: fork: Cannot allocate memory

从那里运行ls会导致核心转储。退出是唯一可能的事情。

为什么会这样做？

- hookenz

Answer 1

这个错误是由于PID 1进程在新的命名空间中退出所致。

在bash开始运行后，bash会fork出多个子进程来执行一些任务。如果您运行unshare而没有使用-f选项，则bash将拥有与当前"unshare"进程相同的PID。当前的"unshare"进程调用unshare systemcall，创建一个新的pid命名空间，但当前的"unshare"进程不在新的pid命名空间中。这是Linux内核的预期行为：进程A创建一个新的命名空间，进程A本身不会被放入新的命名空间中，只有进程A的子进程会被放入新的命名空间中。因此，当您运行：

unshare -p /bin/bash

unshare进程将执行/bin/bash，并且/bin/bash将fork出多个子进程，bash的第一个子进程将成为新命名空间的PID 1，然后子进程将在完成其任务后退出。因此，新命名空间的PID 1将退出。

PID 1进程具有特殊功能：它应该成为所有孤立进程的父进程。如果根命名空间中的PID 1进程退出，内核将崩溃。如果子命名空间中的PID 1进程退出，Linux内核将调用disable_pid_allocation函数，在该命名空间中清除PIDNS_HASH_ADDING标志。当Linux内核创建新进程时，内核将调用alloc_pid函数在命名空间中分配一个PID，如果未设置PIDNS_HASH_ADDING标志，则alloc_pid函数将返回-ENOMEM错误。这就是您得到“无法分配内存”的原因。

您可以通过使用'-f'选项来解决此问题：

unshare -fp /bin/bash

如果您使用'-f'选项运行unshare，unshare将在创建新的pid命名空间后fork出一个新进程，并在新进程中运行/bin/bash。新进程将成为新pid命名空间的PID 1。然后bash也会fork出几个子进程来执行一些任务。由于bash本身是新pid命名空间的PID 1，其子进程可以退出而没有任何问题。

- yupeng0921

---

为了支持这个非常有帮助的答案，这里提供一些手册页的引用：man 2 unshare中关于CLONE_NEWPID的说明为：“取消共享PID命名空间，使调用进程拥有一个新的PID命名空间，用于其子进程，该命名空间与任何先前存在的进程都不共享。调用进程不会移动到新的命名空间中。由调用进程创建的第一个子进程将具有进程ID 1 并在新的命名空间中扮演init(1)的角色。” - nh2

这是Linux内核的期望行为：进程A创建一个新的命名空间，进程A本身不会被放入新的命名空间，只有进程A的子进程才会被放入新的命名空间。这个说法仅适用于PID命名空间吗？它是否适用于其他命名空间，如挂载？ - Shabirmean

@yupeng0921，"unshare -fp /bin/bash" 运行正常。但是在之后执行 ps -e 命令时，我可以看到来自主机的所有进程。根据说明，我应该只看到 PID 为 1 的 unshare 进程和一些 bash 进程正在运行。但事实并非如此。您能解释一下吗？ - Amit Bhaira

@AmitBhaira 您的ps可能通过读取/proc工作，而您仍然挂载了父名称空间的/proc。请使用 --mount-proc。 - David

Answer 2

这并没有解释为什么会发生这种情况，但是展示了如何在新的pid命名空间中正确启动一个shell：

使用-f标志从unshare中分离出一个新的shell，以便新的shell在新创建的命名空间中获得PID 1：

unshare -fp /bin/bash

您可能还想传递--mount-proc选项，以便您的ps列表反映您新创建的PID命名空间而不是父PID命名空间：

unshare -fp --mount-proc /bin/bash

现在运行ps命令：

# ps
   PID TTY          TIME CMD
 1 pts/1    00:00:00 bash
11 pts/1    00:00:00 ps

- hek2mgl

---

很高兴看到它有所帮助！ - hek2mgl