在 Linux 内核命名空间之间使用 POSIX 信号量

Posted 2023-02-16

【中文标题】在 Linux 内核命名空间之间使用 POSIX 信号量

【英文标题】：Using POSIX semaphores between Linux kernel namespaces

【发布时间】：2021-01-01 23:30:39

【问题描述】：

我正在开发一个使用 Linux 命名空间的 C 应用程序，并且出现的一件事是需要使用信号量（或类似的东西）从父命名空间向子命名空间发出信号。这是我目前正在尝试做的事情：

#define _GNU_SOURCE
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/mount.h>
#include <stdio.h>
#include <sched.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <string.h>
#include <semaphore.h> 

//A stack for the container
#define STACK_SIZE (1024 * 1024)
static char stack[STACK_SIZE];

//The semaphore
sem_t semaphore;

int child(void* arg)
    int semval;

    //Print the semaphore state as read from the new namespace
    for(int i=0;i<6;i++)
        sem_getvalue(&semaphore, &semval);
        printf("Semaphore state: %d.\n", semval);
        sleep(1);
    

    return 1;


int main()
    //Init a shared POSIX semaphore with the value zero
    sem_init(&semaphore, 1, 0); 

    //Create the child namespace
    pid_t pid = clone(child, stack+STACK_SIZE, CLONE_NEWNET | CLONE_NEWUTS | CLONE_NEWIPC | CLONE_NEWPID | CLONE_NEWNS | SIGCHLD, NULL);

    //Wait, then post the semaphore
    sleep(3);
    printf("Posting semaphore\n");
    sem_post(&semaphore);

    //Wait for it to return
    waitpid(pid, NULL, 0);

    return 0;

据我了解，这应该在一个新的命名空间中启动 child，它会在其中多次吐出信号量的值。我们应该能够看到父命名空间中的父进程何时发布它，但是我们看不到：

Semaphore state: 0.
Semaphore state: 0.
Semaphore state: 0.
Posting semaphore
Semaphore state: 0.
Semaphore state: 0.
Semaphore state: 0.

信号量被初始化为共享，从克隆调用中删除 CLONE_NEWIPC 也不能解决这个问题（据我了解，它只处理隔离 SysV IPC，而不是这个 POSIX 信号量）。

另一个怪癖是，如果我们将信号量初始化为不同的值（例如sem_init(&semaphore, 1, 3);，子命名空间将读取该初始值：

Semaphore state: 3.
Semaphore state: 3.
Semaphore state: 3.
Posting semaphore
Semaphore state: 3.
Semaphore state: 3.
Semaphore state: 3.

因此，它似乎并没有完全无法访问信号量 - 它只是没有看到它何时发布。你应该怎么做？我需要设置一些特殊的共享内存技巧以使其在命名空间之间工作，还是我只是在这里做错了什么？

【参考方案1】：

sem_* 假定信号量内存在进程/线程之间共享。

当您clone/fork 时，您会得到不同的副本。

要解决此问题，请将 CLONE_VM 添加到您的标志参数 [首选]。

或者，在执行clone 之前确保信号量在共享内存中（例如mmap、shmget 等）。

【讨论】：

谢谢！这是由mmaping 匿名共享内存完成的，现在可以了。我知道匿名共享内存只能由映射进程及其子进程访问，但是如果有多个子进程，有没有办法控制 哪些 可以访问它？