1，容器的时间问题。

在测试环境已经全面使用k8s部署了，今天突然有一个测试同学，因为特殊场景，希望更改一下服务对应的容器时间，当时我心想，这不是挺简单的。

于是就来到容器当中，执行如下命令进行更改：

[root@a-admin-f478dbd55-ddv7x /]# date
Tue Jun 18 14:01:34 CST 2019

[root@a-admin-f478dbd55-ddv7x /]# date -s 05/28
date: cannot set date: Operation not permitted
Tue May 28 00:00:00 CST 2019

[root@a-admin-f478dbd55-ddv7x /]# date
Tue Jun 18 14:01:48 CST 2019

报了一个date: cannot set date: Operation not permitted的错误，而且也没有更改成功。当时还不知道一些深层次的原因，于是开始了搜索之旅。

最先搜索到的，是解决date命令报错的问题：需要在启动容器的时候，加上--cap-add SYS_TIME的参数。

docker run -it --cap-add SYS_TIME --name centos centos /bin/bash

简单说明一下这里添加的参数，深入的后边探讨。

在添加这些特殊权限的时候，可以有如下几种操作：

• --cap-add：给容器添加某个权限。
• --cap-drop：去掉容器的某个权限。
• --privileged：将所有的权限添加给容器。
• --cap-drop ALL：去掉所有权限。

然后再进入到容器里，重复执行上边改时间的操作，就能成功了。

因为目前使用rancher进行k8s的管理，因此挂载的方式如下，可点击pod升级，在高级选项的最后，有增加内核的选项，选中SYS_TIME，然后点击升级即可。

事实上可能问题到这里，就已经没有问题了，但是接着测试同学发现，时间会自动又变成现在的时间了，以至于无法进行测试，我当时心想，难道说，k8s自己有这样的时间修正机制么，，，

后来想到会不会是定时任务的因素，于是乎，来到了刚刚那个容器所在的主机之上，一看，果然有时间校准的定时任务，每分钟执行一次，于是注释掉，再次更改容器时间，这次才真正的生效，与此同时，发现了另外一个重大问题，那就是容器时间变更为5月28日之后，宿主机的时间也跟着变更了，让我一阵儿惶恐，尽管这是在测试环境，宿主机的时间更改可也不是闹着玩的呀

到后来才知道，原来上边操作的 --cap-add SYS_TIME是为了将宿主机的内核时间挂载进来与容器共享，因此容器时间更改了，宿主机时间也会跟着更改。说到底，还是对docker理解不深的缘故，但是借着这个机缘，倒是静下心来，看了如下的一些资料，让自己对容器技术有了新的一层认识。

2，docker之Namespace

• 内核为容器提供了两种技术cgroup和namespace，分别对容器进行资源限制和资源隔离。
  • 容器本质是进程，cgroup用来限制容器的资源使用量，避免单个容器耗尽系统资源。
  • namespace用来隔离容器与宿主机，以及不同的容器。

这里，就先针对namespace这个概念进行一下探析。

如上列出的这六项，是目前构建一个容器所默认赋予的基础能力，可以有别于原宿主机而在容器当中单独存在（当然还是基于宿主机），这个时候就能够理解，上边改时间的操作之所以失败，就是因为默认情况下，容器是没有Time（时间）这个Namespace的，通过--cap-add SYS_TIME挂载也是引用了系统的内核时间，因此改了容器时间之后，系统时间跟着变化，也就不稀奇了。

1，UTS namespace

UTS(UNIX Time-sharing System)namespace提供了主机名与域名的隔离，这样每个docke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，每个镜像基本都以自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，其原理就是使用了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。

目前使用IPC namespace机制的系统不多，其中比较有名的有PostgreSQL。Docker当前也使用IPC namespace实现了容器与宿主机、容器与容器之间的IPC隔离。

3，PID namespace

PID namespace隔离非常实用，它对进程PID重新标号，即两个不同namespace下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，它创建的心PID namespace被称为child namespace(树的子节点)，而原先的PID namespace就是新创建的PID namespace的parent namespace(树的父节点)。通过这种方式，不同的PID namespace会形成一个层级体系。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。

• 每个PID namespace中的第一个进程“PID 1”，都会像全通Linux中的init进程一样拥有特权，其特殊作用。
• 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，因为其他几点的PID在这个namespace没有任何意义。
• 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。
• 在root namespace中看到所有的进程，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了一种在Docker外部监控运行程序的方法了，就是监控Docker daemon所在的PID namespace下的所有进程及子进程，在进行筛选即可。

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，所以标示位比较特殊，就是CLONE_NEWNS。隔离后，不同的mount namespace中的文件结构发生变化也互不影响。也可以通过/proc/[pid]/mounts查看到所有挂载在当前namespace中的文件系统，还可以通过/proc/[pid]/mountstats看到mount namespace中文件设备的统计信息，包括挂载文件的名字、文件系统的类型、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。这种做法非常严格的实现了隔离，但对某些状况可能并不适用。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自动挂载上这张CD-ROM的，因为这种操作会影响到父节点的文件系统。

一个挂载状态可能为以下一种：

• 共享挂载
• 从属挂载
• 共享/从属挂载
• 私有挂载
• 不可绑定挂载

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为共享/从属挂载；既不传播也不接受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挂载，它们与私有挂载相似，但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。

5，netword namespace

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、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受，反之亦然)在不同的network namespace间创建通道，以达到通信目的。

也许你会好奇，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，把一段绑定到docker0网桥上，另一端介入新建的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 deamon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Docker daemon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。

与其他namespace类似，对network namespace的使用其实就是在创建的时候添加CLONE_NEWNET标识符位。

6，user namespace

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ID、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。

user namespace时目前的6个namespace中最后一个支持的，并且直到linux内核3.8版本的时候还未完全实现(还有部分文件系统不支持)。user namespace实际上并不算完全成熟，很多发行版担心安全问题，在编译内核的时候并未开启USER_NS。Docker在1.10版本中对user namespace进行了支持。只要用户在启动Docker daemon的时候制定了–user-remap，那么当用户运行容器时，容器内部的root用户并不等于宿主机的root用户，而是映射到宿主机上的普通用户。

Docker不仅使用了user namespace，还使用了在user namespace中涉及的Capability机制。从内核2.2版本开始，Linux把原来和超级用户相关的高级权限分为不同的单元，称为Capability。这样管理员就可以独立的对特定的Capability进行使用或禁止。Docker同时使用namespace和Capability，这很大程度上加强了容器的安全性。

这些似乎都是docker相关的基础性概念，过去也许并非没有看过，但都一带而过没有留下印象，若非今日时间问题这个机缘，恐怕自己也还一直不懂得这些原理，有时候学习就是如此，要看缘分。重要的是，如果缘分来了，不要错失！

3，延伸

1，参考地址

• http://t.cn/AiNlNxvO
• http://t.cn/AiNjXtLt
• http://t.cn/AiNjXCba

2，扩展阅读

• http://t.cn/AiNjaIP3
• http://t.cn/AiNjH0cJ