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Docker基础技术：Linux Namespace（上）

2015年04月16日陈皓评论 115 条评论 268,494 人阅读

isolation 时下最热的技术莫过于Docker了，很多人都觉得Docker是个新技术，其实不然，Docker除了其编程语言用go比较新外，其实它还真不是个新东西，也就是个新瓶装旧酒的东西，所谓的The New “Old Stuff”。Docker和Docker衍生的东西用到了很多很酷的技术，我会用几篇文章来把这些技术给大家做个介绍，希望通过这些文章大家可以自己打造一个山寨版的docker。

当然，文章的风格一定会尊重时下的“流行”——我们再也没有整块整块的时间去看书去专研，而我们只有看微博微信那样的碎片时间（那怕我们有整块的时间，也被那些在手机上的APP碎片化了）。所以，这些文章的风格必然坚持“马桶风格”（希望简单到占用你拉一泡屎就时间，而且你还不用动脑子，并能学到些东西）

废话少说，我们开始。先从Linux Namespace开始。

简介

Linux Namespace是Linux提供的一种内核级别环境隔离的方法。不知道你是否还记得很早以前的Unix有一个叫chroot的系统调用（通过修改根目录把用户jail到一个特定目录下），chroot提供了一种简单的隔离模式：chroot内部的文件系统无法访问外部的内容。Linux Namespace在此基础上，提供了对UTS、IPC、mount、PID、network、User等的隔离机制。

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Docker基础技术：Linux Namespace（下）

2015年04月16日陈皓评论 51 条评论 110,037 人阅读

jail_cell 在 Docker基础技术：Linux Namespace（上篇）中我们了解了，UTD、IPC、PID、Mount 四个namespace，我们模仿Docker做了一个相当相当山寨的镜像。在这一篇中，主要想向大家介绍Linux的User和Network的Namespace。

好，下面我们就介绍一下还剩下的这两个Namespace。

User Namespace

User Namespace主要是用了CLONE_NEWUSER的参数。使用了这个参数后，内部看到的UID和GID已经与外部不同了，默认显示为65534。那是因为容器找不到其真正的UID所以，设置上了最大的UID（其设置定义在/proc/sys/kernel/overflowuid）。

要把容器中的uid和真实系统的uid给映射在一起，需要修改 /proc/<pid>/uid_map 和 /proc/<pid>/gid_map 这两个文件。这两个文件的格式为：

ID-inside-ns ID-outside-ns length

其中：

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vfork 挂掉的一个问题

2014年11月21日陈皓评论 46 条评论 54,026 人阅读

tux-fork 在知乎上，有个人问了这样的一个问题——为什么vfork的子进程里用return，整个程序会挂掉，而且exit()不会？并给出了如下的代码，下面的代码一运行就挂掉了，但如果把子进程的return改成exit(0)就没事。

我受邀后本来不想回答这个问题的，因为这个问题明显就是RTFM的事，后来，发现这个问题放在那里好长时间，而挂在下面的几个答案又跑偏得比较严重，我觉得可能有些朋友看到那样的答案会被误导，所以就上去回答了一下这个问题。

下面我把问题和我的回答发布在这里，也供更多的人查看。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(void) {
    int var;
    var = 88;
    if ((pid = vfork()) < 0) {
        printf("vfork error");
        exit(-1);
    } else if (pid == 0) { /* 子进程 */
        var++;
        return 0;
    }
    printf("pid=%d, glob=%d, var=%d\n", getpid(), glob, var);
    return 0;
}

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State Threads 回调终结者

2014年10月12日 Leo 评论 50 条评论 61,029 人阅读

（感谢网友 @我的上铺叫路遥 投稿）

上回写了篇《一个“蝇量级”C语言协程库》，推荐了一下Protothreads，通过coroutine模拟了用户级别的multi-threading模型，虽然本身足够“轻”，杜绝了系统开销，但这个库本身应用场合主要是内存限制的嵌入式领域，提供原生态组件太少，使用限制太多，比如依赖其它调用产生阻塞等。

这回又替大家在开源界淘了个宝，推荐一个轻量级网络应用框架State Threads（以下简称ST），总共也就3000行C代码，跟Protothreads不同在于ST针对的就是高性能可扩展服务器领域（值得一提的是Protothreads官网参考链接上第一条就是ST的官网）。在其FAQ页面上一句引用”Perfection is achieved not when there is nothing more to add, but rather when there is nothing more to take away.”可以视为开发人员对ST源码质量的自信。

历史渊源

首先介绍一下这个库的历史渊源，从代码贡献者来看，ST不是个人作品，而是有着雄厚的商业支持和应用背景，比如服务器领域，在这里你可以看到ST曾作为Apache的多核应用模块发布。其诞生最初是由网景（Netscape）公司的MSPR（Netscape Portable Runtime library）项目中剥离出来，后由SGI（Silicon Graphic Inc）还有Yahoo!公司（前者是主力）开发维护的独立线程库。历史版本方面，作为SourceForge上开源项目，由2001年发布v1.0以来一直到2009年v1.9稳定版后未再变动。在平台移植方面，从Makefile的配置选项中可知ST支持多种Unix-like平台，还有专门针对Win32的源码改写。源码例子中，提供了web server、proxy以及dns三种编程实例供参考。可以说代码质量应该是相当的稳定和可靠的。

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bash代码注入的安全漏洞

2014年09月28日陈皓评论 136 条评论 126,092 人阅读

bashbug 很多人或许对上半年发生的安全问题“心脏流血”（Heartbleed Bug）事件记忆颇深，这两天，又出现了另外一个“毁灭级”的漏洞——Bash软件安全漏洞。这个漏洞由法国GNU/Linux爱好者Stéphane Chazelas所发现。随后，美国电脑紧急应变中心（US-CERT）、红帽以及多家从事安全的公司于周三（北京时间9月24日）发出警告。关于这个安全漏洞的细节可参看美国政府计算安全的这两个漏洞披露：CVE-2014-6271 和 CVE-2014-7169。

这个漏洞其实是非常经典的“注入式攻击”，也就是可以向 bash注入一段命令，从bash1.14 到4.3都存在这样的漏洞。我们先来看一下这个安全问题的症状。

Shellshock (CVE-2014-6271)

下面是一个简单的测试：

$ env VAR='() { :;}; echo Bash is vulnerable!' bash -c "echo Bash Test"

如果你发现上面这个命令在你的bash下有这样的输出，那你就说明你的bash是有漏洞的：

Bash is vulnerable!
Bash Test

简单地看一下，其实就是向环境变量中注入了一段代码 echo Bash is vulnerable。关于其中的原理我会在后面给出。

很快，CVE-2014-6271的官方补丁出来的了——Bash-4.3 Official Patch 25。

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C语言全局变量那些事儿

2013年07月21日 Leo 评论 93 条评论 86,606 人阅读

（感谢网友 @我的上铺叫路遥 投稿）

作为一名程序员，如果说沉迷一门编程语言算作一种乐趣的话，那么与此同时反过来去黑一门编程语言就是这种乐趣的升华。今天我们就来黑一把C语言，好好展示一下这门经典语言令人抓狂的一面。

我们知道，全局变量是C语言语法和语义中一个很重要的知识点，首先它的存在意义需要从三个不同角度去理解：对于程序员来说，它是一个记录内容的变量(variable)；对于编译/链接器来说，它是一个需要解析的符号(symbol)；对于计算机来说，它可能是具有地址的一块内存(memory)。其次是语法/语义：从作用域上看，带static关键字的全局变量范围只能限定在文件里，否则会外联到整个模块和项目中；从生存期来看，它是静态的，贯穿整个程序或模块运行期间（注意，正是跨单元访问和持续生存周期这两个特点使得全局变量往往成为一段受攻击代码的突破口，了解这一点十分重要）；从空间分配上看，定义且初始化的全局变量在编译时在数据段(.data)分配空间，定义但未初始化的全局变量暂存(tentative definition)在.bss段，编译时自动清零，而仅仅是声明的全局变量只能算个符号，寄存在编译器的符号表内，不会分配空间，直到链接或者运行时再重定向到相应的地址上。

我们将向您展现一下，非static限定全局变量在编译/链接以及程序运行时会发生哪些有趣的事情，顺便可以对C编译器/链接器的解析原理管中窥豹。以下示例对ANSI C和GNU C标准都有效，笔者的编译环境是Ubuntu下的GCC-4.4.3。

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Alan Cox：大教堂、市集与市议会

2013年07月08日 Leo 评论 20 条评论 28,520 人阅读

（感谢网友 @我的上铺叫路遥 投稿）

在网上搜到的Cox大叔于1998年在开源社区写的一篇文章，当时很轰动，明眼人一看就知道是针对ESR那篇《大教堂与市集》，从中可见Alan在项目管理风格上乃至个人性格上都与ESR、Linus等人不同之处。顺便说一句，Alan现在出于“家庭原因”已经离开了Linux项目，他曾经评价Linus是a good developer but a terrible engineer，甚至在Google+上直接说Linus就是一a*sh**e。不管如何，两位曾经十余年里并肩战斗惺惺相惜的大牛就此分道扬镳还是惹人唏嘘。

言归正传，以下为slashdot收录的英文原文：Cathedrals, Bazaars and the Town Council。

以下是一些我对市集模式的想法，我认为这值得分享，这种模式会教你如何完全毁掉一个自由软件项目。我还举了一个我称之为“市议会”(Town Council)效应的实例（虽然那些市议员们可不这么认为，注：此处指Linux项目开发者）。

关于软件开发人员，你必须去了解一些情况。首先要了解的是真正优秀的程序员相对来说并不普遍，不仅如此，在很多其它专业领域里“真正的程序员”和一些捣乱的家伙之间的区别要比“伟大”和“普通”之间的区别要大得多，研究表明生产效率上最好的同其余的比重是30:1。

其次，你需要了解的是一大堆妄想型码农(wannabe programmer)总是善于发表意见。其中很多人患上了一种叫做“流行性热词”(buzzword)疾病，或者对他们“非黑即白”(one true path)的思考方式有着特殊的偏执，网上很多讨论都是廉价的。

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Alan Cox：单向链表中prev指针的妙用

2013年06月30日 Leo 评论 56 条评论 44,028 人阅读

（感谢网友 @我的上铺叫路遥 投稿）

之前发过一篇二级指针操作单向链表的例子，显示了C语言指针的灵活性，这次再探讨一个指针操作链表的例子，而且是一种完全不同的用法。

这个例子是linux-1.2.13网络协议栈里的，关于链表遍历&数据拷贝的一处实现。源文件是/net/inet/dev.c，你可以从kernel.org官网上下载。

从最早的0.96c版本开始，linux网络部分一直采取TCP/IP协议族实现，这是最为广泛应用的网络协议，整个架构就是经典的OSI七层模型的描述，其中dev.c是属于链路层实现。从功能上看，其位于网络设备驱动程序和网络层协议实现模块之间，作为二者之间的数据包传输通道，一种接口模块而存在——对驱动层的接口函数netif_rx, 以及对网络层的接口函数net_bh。前者提供给驱动模块的中断例程调用，用于链路数据帧的封装；后者作为驱动中断例程底半部(buttom half)，用于对数据帧的解析处理并向上层传送。

为了便于理解，这里补充一下网络通信原理和linux驱动中断机制的背景知识。从最底层的物理层说起，当主机和路由器相互之间进行通信的时候，在物理介质上（同轴、光纤等）以电平信号进行传输。主机或路由器的硬件接口（网卡）负责收发这些信号，当信号发送到接口，再由内置的调制解调器(modem)将数字信号转换成二进制码，这样才能驻留在主机的硬件缓存中。这时接口（网卡）设备驱动程序将通过硬中断来获取硬件缓存中的数据，驱动程序是操作系统中负责直接同硬件设备打交道的模块，硬中断的触发是初始化时通过设置控制寄存器实现的，用于通知驱动程序硬件缓存中有新的数据到来。linux卡设备驱动就是在中断处理例程(ISR)中将硬件缓存数据拷贝到内核缓存中，打包成数据链路帧进行解析处理，再向上分发到各种协议层。由于ISR上下文是原子性的、中断屏蔽的，整个步骤又较为繁琐，因此全部放在ISR中处理会影响到其它中断响应实时性，于是linux有实现一种bottom half的软中断处理机制，将整个ISR一分为二，前半部上下文屏蔽所有中断，专门处理紧急的、实时性强的事务，如拷贝硬件缓存并打包封装，后半部上下文没有屏蔽中断（但代码不可重入），用于处理比较耗时且非紧急事务，包括数据帧的解析处理和分发。下面要讲的net_bh就属于后半部。

我们主要关心的是将链路帧分发到协议层那一段逻辑，下面摘自net_bh函数中的一段代码：

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Unix考古记：一个“遗失”的shell

2013年04月26日 Leo 评论 26 条评论 54,008 人阅读

(感谢网友Leo投递此文)

谨以此文纪念伟大的计算机科学巨匠Ken Thompson和Dennis Ritchie，并同时向其他所有为Unix发展做出贡献的黑客致敬。

历史的尘埃

Unix作为一个举世闻名的操作系统已有40余年的历史，围绕着这个古老的操作系统的发展又衍生出了一系列外围软件生态群，其中一个非常重要的组件就是shell。它是操作系统最外层的接口，负责直接面向用户交互并提供内核服务，包括命令行接口(CLI)或图形界面接口(GUI)两种形式。以CLI为例，它提供一套命令规范，是一种解释性语言，将用户输入经过解释器(interpreter)输出使其转化成真正的系统调用，实现人机交互的功能。

和操作系统一样，shell也经历了一个漫长的演变史。如今大部分资料讲述最古老的shell都是从1977年的Bourne Shell说起的，它最初移植到Unix V7上，被追认整个shell家族成员的鼻祖，后来的种群都是从其身上分支出来的。

Linux shells since 1977

对于1977年之前的历史很多资料大多一笔带过或略过不提。事实上，第一个移植到Unix上的shell却不是Steve Bourne写的，早在1975年5月，贝尔实验室就对外发布了第一个广泛传播的Unix版本——Unix V6（之前开发的版本只供内部研究之用），其根目录下的/bin/sh是第一个Unix自带的shell，由Ken Thompson写的，因此也被称为Thompson Shell。甚至，更早可以追溯到1971年的时候，Thompson Shell就作为一个独立于内核的应用程序而实现了，只不过从1975年正式问世到1977年被取代，短短两年的寿命使得它很少为大多数人所认识。

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sed 简明教程

2013年02月20日陈皓评论 210 条评论 417,386 人阅读

awk于1977年出生，今年36岁本命年，sed比awk大2-3岁，awk就像林妹妹，sed就是宝玉哥哥了。所以林妹妹跳了个Topless，他的哥哥sed坐不住了，也一定要出来抖一抖。

sed全名叫stream editor，流编辑器，用程序的方式来编辑文本，相当的hacker啊。sed基本上就是玩正则模式匹配，所以，玩sed的人，正则表达式一般都比较强。

同样，本篇文章不会说sed的全部东西，你可以参看sed的手册，我这里主要还是想和大家竞争一下那些从手机指缝间或马桶里流走的时间，用这些时间来学习一些东西。当然，接下来的还是要靠大家自己双手。

用s命令替换

我使用下面的这段文本做演示：

$ cat pets.txt
This is my cat
  my cat's name is betty
This is my dog
  my dog's name is frank
This is my fish
  my fish's name is george
This is my goat
  my goat's name is adam

把其中的my字符串替换成Hao Chen’s，下面的语句应该很好理解（s表示替换命令，/my/表示匹配my，/Hao Chen’s/表示把匹配替换成Hao Chen’s，/g 表示一行上的替换所有的匹配）：

$ sed "s/my/Hao Chen's/g" pets.txt
This is Hao Chen's cat
  Hao Chen's cat's name is betty
This is Hao Chen's dog
  Hao Chen's dog's name is frank
This is Hao Chen's fish
  Hao Chen's fish's name is george
This is Hao Chen's goat
  Hao Chen's goat's name is adam

注意：如果你要使用单引号，那么你没办法通过\’这样来转义，就有双引号就可以了，在双引号内可以用\”来转义。

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