1. UTS namespace

UTS（UNIX Time-sharing System）namespace提供了主机名和域名的隔离，这样每个Docker容器就可以拥有独立的主机名和域名了，在网络上可以被视为一个独立的节点，而非宿主机上的一个进程。Docker中，每个镜像基本都以只身所提供的服务名称来命名镜像的hostname，且不会对宿主机产生任何影响，其原理就是利用了UTS namespace。

2. IPC namespace

进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）涉及的IPC资源包括常见的信号量、消息队列和共享内存。申请IPC资源就申请了一个全局唯一的32位ID，所以IPC namespace中实际上包含了系统IPC标识符以及实现POSIX消息队列的文件系统。在同一个IPC namespace下的进程彼此可见，不同IPC namespace下的进程则互相不可见。

3. PID namespace

PID namespace隔离非常实用，对进程PID重新标号，即两个不同 namespace的进程可以有相同的PID。每个 PID namespace都有自己的计数程序。内核为所有的 PID namespace维护了一个树状结构，最顶层的是系统初始时创建的，被称为 root namespace它创建的新 PID namespace被称为 child namespace（树的子节点），而原先的 PID namespace就是新创建的 namespace的parent namespace（树的父节点）通过这种方式，不同的 PID namespaces会成一个层级体系。所属的父节点可以看到子节点中的进程，并可以通过信号等方式对子节点中的进程产生影响。反过来，子节点却不能看到父节点 PID namespace中的任何内容，由此产生如下结论

  1. 每个 PID namespace中的第一个进程“PID1”，都会像传统 Linux中的init进程一样拥有特权，起特殊作用。
  2. 一个 namespace中的进程，不可能通过kill或 ptrace影响父节点或者兄弟节点中的进程，因为其他节点的PID在这 namespace个中没有任何意义。
  3. 如果你在新的 PID namespace中重新挂载/proc文件系统，会发现其下只显示同属一个pid namespace中的其他进程。
  4. 在 root namespace中可以看到所有的进程，并且递归包含所有子节点中的进程。

到这里，读者可能已经联想到一种在外部监控Docker中运行程序的方法了，就是监控Docker daemon所在的PID namespace下的所有进程及其子进程，再进行筛选即可。

4. mount namespace

mount namespace通过隔离文件系统挂载点对隔离文件系统提供支持，它是历史上第一个 Linux namespace，所以标识位比较特殊，就是 CLONENEWNS。隔离后，不同 mount namespace中的文件结构发生变化也互不影响。可以通过/proc/[pid]/mounts看到所有挂载在当前中的文件系统，还可以通过proc/[pid]/mountstats到 mount namespace中文件设备的统计信息，包括挂载文件的名字、文件系统类型、挂载位置等。

进程在创建 mount namespace时，会把当前的文件结构复制给新的 namespace。新 namespace中的所有 mount操作都只影响自身的文件系统，对外界不会产生任何影响。这种做法非常严格地实现了隔离，但对某些情况可能并不适用，比如父节点 namespace 中的进程挂载了一张CD-ROM， 这时子节点 namespace复制的目录结构是无法动挂载上这张CD-ROM的，因为这种操作会影响到父节点的文件系统

2006年引入的挂载传播（ mount propagation）解决了这个问题，挂载传播定义了挂载对象（ mount object）之间的关系，这样的关系包括共享关系和从属关系，系统用这些关系决定任何挂 载对象中的挂载事件如何传播到其他挂载对象。

  • 共享关系（ share relationship）。如果两个载对象具有共享关系，那么一个挂载对象中 的挂载事件会传播到另一个挂载对象，反之亦然。
  • 从属关系（ slave relationship）。如果两个挂载对象形成从属关系，那么一个挂载对象中的接收者。 的挂载事件会传播到另一个挂载对象，但是反之不行；在这种关系中，从属对象是事件的接收者。

一个挂载状态可能为以下一种：

  • 共享挂载（share）
  • 从属挂载（slave）
  • 共享从属挂载（shared and slave）
  • 私有挂载（private）
  • 不可绑定挂载（unbendable）

传播事件的挂载对象称为共享挂载；接收传播事件的挂载对象称为从属挂载；同时兼有前述两者特征的挂载对象称为共享从属挂載；既不传播也不接收传播事件的挂载对象称为私有挂载；另一种特殊的挂载对象称为不可绑定的挂载，它们与私有挂载相似，但是不允许执行绑定挂载，即创建 mount namespace时这块文件对象不可被复制。通过下图可以更好地了解它们的状态变化。

mount各类挂载状态示意图：

docker网站域名 docker主机名与域名隔离_父节点

5. network namespace

当我们了解完各类 namespace，兴致勃勃地构建出一个容器，并在容器中启动一个 Apache进程时，却出现了“80端口已被占用”的错误，原来主机上已经运行了一个 Apache进程，这时就要借助 Network namespace技术进行网络隔离。

network namespace主要提供了关于网络资源的隔离，包括网络设备、IPv4和IPv6协议栈、IP路由表、防火墙、/proc/net目录、/sys/ Class/net目录、套接字( socket)等。一个物理的网络设备最多存在于一个 network namespace中，可以通过创建 veth pair(虚拟网络设备对：有两端类似管道，如果数据从一端传入另一端也能接收到，反之亦然)在不同的 network namespace间创建通道，以达到通信目的。

一般情况下，物理网络设备都分配在最初的 root namespace(表示系统默认的 namespace)中。但是如果有多块物理网卡，也可以把其中一块或多块分配给新创建的 network namespace。需要注意的是，当新创建的 network namespace被释放时(所有内部的进程都终止并且 namespace文件没 有被挂载或打开)，在这个 namespace中的物理网卡会返回到 root namespace，而非创建该进程的父 进程所在的 network namespace 。

当说到 network namespace时，指的未必是真正的网络隔离,而是把网络独立出来，给外部用户一种透明的感觉，仿佛在与一个独立网络实体进行通信。为了达到该目的，容器的经典做法就是创建一个 veth pair，一端放置在新的 namespace中,通常命名为eth0，一端放在原先的 namespace 中连接物理网络设备，再通过把多个设备接入网桥或者进行路由转发，来实现通信的目的。

也许读者会好奇，在建立起 veth pair之前，新旧 namespace该如何通信呢？答案是pipe(管道)。以 Docker daemon，启动容器的过程为例，假设容器内初始化的进程称为 init docker daemon在宿主机上负责创建这个 veth pair，把一端绑定到 docker网桥上，另一端接入新建的 network namespace进程中。这个过程执行期间，Docker daemon和init就通过pipe进行通信。具体来说，就是在 Docker daemon完成 veth pair的创建之前，init在管道的另一端循环等待，直到管道另一端传来 Dockerdaemon关于veth设备的信息，并关闭管道。init才结束等待的过程，并把它的“eth0”启动起来。

6. user namespaces

user namespace主要隔离了安全相关的标识符( identifier)和属性( attribute)，包括用户ID用户组D、root目录、key(指密钥)以及特殊权限。通俗地讲，一个普通用户的进程通过 clone()创建的新进程在新 user namespace中可以拥有不同的用户和用户组。这意味着一个进程在容器外属于一个没有特权的普通用户，但是它创建的容器进程却属于拥有所有权限的超级用户，这个技术为容器提供了极大的自由。