Question

我正在研究一些内核代码并尝试理解数据结构是如何链接在一起的。我知道调度程序如何工作的基本思路，以及PID是什么。但是我不知道命名空间在这个上下文中是什么，并且无法弄清楚所有这些是如何一起工作的。

我已经阅读了一些解释（包括O'Reilly“理解Linux内核”的部分内容），并了解可能是同一个PID进入两个进程，因为一个已终止并且ID已重新分配。但我无法弄清楚这一切是如何完成的。

所以：

此上下文中的命名空间是什么？
task_struct和pid_namespace之间的关系是什么？（我已经认为它与pid_t有关，但不知道如何）

一些参考文献：

pid_namespace
task_struct
upid的定义（另请参阅其下方的pid）

Answer 1

也许这些链接可能有所帮助：

PID namespaces in operation
A brief introduction to PID namespaces (this one comes from a sysadmin)

通过第二个链接后，很明显名称空间是隔离资源的好方法。在包含Linux的任何操作系统中，进程是最重要的资源之一。用他自己的话说

是的，就是这样，使用此命名空间可以重新启动PID 编号并获得自己的“1”过程。这可以看作是一个进程标识符树中的“chroot”。这对你来说非常方便需要在日常工作中处理pids并且卡在4位数数...

因此，您可以创建自己的私有流程树，然后将其分配给特定用户和/或特定任务。在这个树中，进程不必担心PID与此“容器”之外的PID冲突。因此，将这棵树完全交给另一个“root”用户就好了。这位优秀的家伙用一个很好的小例子来解释这些事情做得很棒，所以我不会在这里重复一遍。

就内核而言，我可以给你一些指导来帮助你入门。我不是这里的专家，但我希望这在某种程度上可以帮助你。

此LWN article描述了查看PID的旧方法和更新方法。用它自己的话说：

struct pid中描述了任务可能具有的所有PID。此结构包含ID值，具有此任务的任务列表 ID，引用计数器和要存储的散列列表节点用于更快搜索的哈希表。关于列表的更多单词任务。基本上任务有三个PID：进程ID（PID），即进程组ID（PGID）和会话ID（SID）。 PGID和 SID可以在任务之间共享，例如，当两个或更多时任务属于同一个组，因此每个组ID的地址都超过一项任务。使用PID命名空间，这种结构变得具有弹性。现在，每个PID可能有多个值，每个值在一个值中有效命名空间。也就是说，任务可以在一个命名空间中具有1024的PID，并且在另一个256。所以，前struct pid会发生变化。这是怎么回事 struct pid在引入PID命名空间之前看起来像是：
struct pid {
 atomic_t count;                          /* reference counter */
 int nr;                                  /* the pid value */
 struct hlist_node pid_chain;             /* hash chain */
 struct hlist_head tasks[PIDTYPE_MAX];    /* lists of tasks */
 struct rcu_head rcu;                     /* RCU helper */
};
这就是它现在的样子：
struct upid {
   int nr;                            /* moved from struct pid */
   struct pid_namespace *ns;          /* the namespace this value
                                       * is visible in */
   struct hlist_node pid_chain;       /* moved from struct pid */
};

struct pid {
   atomic_t count;
   struct hlist_head tasks[PIDTYPE_MAX];
   struct rcu_head rcu;
   int level;                     /* the number of upids */
   struct upid numbers[0];
};
如您所见，struct upid 现在表示PID值 - 它存储在哈希值中并具有PID值。要将struct pid转换为PID，反之亦然，可以使用一组帮助程序 task_pid_nr()，pid_nr_ns()，find_task_by_vpid()等

虽然有点过时，但这些信息足以让您入门。这里需要提到一个更重要的结构。它是struct nsproxy。这个结构是所有命名空间与其关联的进程相关的焦点。它包含指向此进程的子进程将使用的 PID命名空间的指针 。使用task_active_pid_ns找到当前进程的PID名称空间。

在struct task_struct内，我们有一个名为nsproxy的命名空间代理指针，它指向此进程的struct nsproxy结构。如果您跟踪创建新流程所需的步骤，您可以找到task_struct，struct nsproxy和struct pid之间的关系。

Linux中的新进程总是从现有进程中分离出来，然后使用execve（或exec系列中的类似函数）替换它的映像。因此，作为do_fork的一部分，调用copy_process。

作为复制父进程的一部分，会发生以下重要事项：

task_struct首先使用dup_task_struct重复。
父进程的命名空间也使用copy_namespaces进行复制。这也为子项创建了一个新的nsproxy结构，它的nsproxy指针指向这个新创建的结构
对于非INIT进程（原始全局PID 也称为引导时生成的第一个进程），使用实际分配的PID分配alloc_pid结构新fork过程的新PID结构。此功能的简短片段：
```
nr = alloc_pidmap(tmp);
if(nr<0)
   goto out_free;
pid->numbers[i].nr = nr;
pid->numbers[i].ns = tmp;
```

这会为upid结构填充一个新的PID以及它当前所属的命名空间。

此外，作为copy process函数的一部分，这个新分配的PID然后通过函数task_struct链接到相应的pid_nr，即它的全局ID（这似乎是原始的PID nr）来自INIT命名空间）存储在pid中的字段task_struct中。

在copy_process的最后阶段，通过task_struct内的pid字段，在pid_link与此新task_struct结构之间建立链接attach_pid。

还有更多内容，但我希望至少能给你一些启发。

注意：我指的是最新的（截至目前）内核版本即。 3.17.2。

`task_struct`和`pid_namespace`之间有什么关系？

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