atanh.3: tfix
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1 .\" Copyright (c) 2013 by Michael Kerrisk <mtk.manpages@gmail.com>
2 .\" and Copyright (c) 2012 by Eric W. Biederman <ebiederm@xmission.com>
3 .\"
4 .\" %%%LICENSE_START(VERBATIM)
5 .\" Permission is granted to make and distribute verbatim copies of this
6 .\" manual provided the copyright notice and this permission notice are
7 .\" preserved on all copies.
8 .\"
9 .\" Permission is granted to copy and distribute modified versions of this
10 .\" manual under the conditions for verbatim copying, provided that the
11 .\" entire resulting derived work is distributed under the terms of a
12 .\" permission notice identical to this one.
13 .\"
14 .\" Since the Linux kernel and libraries are constantly changing, this
15 .\" manual page may be incorrect or out-of-date.  The author(s) assume no
16 .\" responsibility for errors or omissions, or for damages resulting from
17 .\" the use of the information contained herein.  The author(s) may not
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19 .\" which is licensed free of charge, as they might when working
20 .\" professionally.
21 .\"
22 .\" Formatted or processed versions of this manual, if unaccompanied by
23 .\" the source, must acknowledge the copyright and authors of this work.
24 .\" %%%LICENSE_END
25 .\"
26 .\"
27 .TH PID_NAMESPACES 7 2020-11-01 "Linux" "Linux Programmer's Manual"
28 .SH NAME
29 pid_namespaces \- overview of Linux PID namespaces
30 .SH DESCRIPTION
31 For an overview of namespaces, see
32 .BR namespaces (7).
33 .PP
34 PID namespaces isolate the process ID number space,
35 meaning that processes in different PID namespaces can have the same PID.
36 PID namespaces allow containers to provide functionality
37 such as suspending/resuming the set of processes in the container and
38 migrating the container to a new host
39 while the processes inside the container maintain the same PIDs.
40 .PP
41 PIDs in a new PID namespace start at 1,
42 somewhat like a standalone system, and calls to
43 .BR fork (2),
44 .BR vfork (2),
46 .BR clone (2)
47 will produce processes with PIDs that are unique within the namespace.
48 .PP
49 Use of PID namespaces requires a kernel that is configured with the
50 .B CONFIG_PID_NS
51 option.
52 .\"
53 .\" ============================================================
54 .\"
55 .SS The namespace "init" process
56 The first process created in a new namespace
57 (i.e., the process created using
58 .BR clone (2)
59 with the
60 .BR CLONE_NEWPID
61 flag, or the first child created by a process after a call to
62 .BR unshare (2)
63 using the
64 .BR CLONE_NEWPID
65 flag) has the PID 1, and is the "init" process for the namespace (see
66 .BR init (1)).
67 This process becomes the parent of any child processes that are orphaned
68 because a process that resides in this PID namespace terminated
69 (see below for further details).
70 .PP
71 If the "init" process of a PID namespace terminates,
72 the kernel terminates all of the processes in the namespace via a
73 .BR SIGKILL
74 signal.
75 This behavior reflects the fact that the "init" process
76 is essential for the correct operation of a PID namespace.
77 In this case, a subsequent
78 .BR fork (2)
79 into this PID namespace fail with the error
80 .BR ENOMEM ;
81 it is not possible to create a new process in a PID namespace whose "init"
82 process has terminated.
83 Such scenarios can occur when, for example,
84 a process uses an open file descriptor for a
85 .I /proc/[pid]/ns/pid
86 file corresponding to a process that was in a namespace to
87 .BR setns (2)
88 into that namespace after the "init" process has terminated.
89 Another possible scenario can occur after a call to
90 .BR unshare (2):
91 if the first child subsequently created by a
92 .BR fork (2)
93 terminates, then subsequent calls to
94 .BR fork (2)
95 fail with
96 .BR ENOMEM .
97 .PP
98 Only signals for which the "init" process has established a signal handler
99 can be sent to the "init" process by other members of the PID namespace.
100 This restriction applies even to privileged processes,
101 and prevents other members of the PID namespace from
102 accidentally killing the "init" process.
104 Likewise, a process in an ancestor namespace
105 can\(emsubject to the usual permission checks described in
106 .BR kill (2)\(emsend
107 signals to the "init" process of a child PID namespace only
108 if the "init" process has established a handler for that signal.
109 (Within the handler, the
110 .I siginfo_t
111 .I si_pid
112 field described in
113 .BR sigaction (2)
114 will be zero.)
115 .B SIGKILL
117 .B SIGSTOP
118 are treated exceptionally:
119 these signals are forcibly delivered when sent from an ancestor PID namespace.
120 Neither of these signals can be caught by the "init" process,
121 and so will result in the usual actions associated with those signals
122 (respectively, terminating and stopping the process).
124 Starting with Linux 3.4, the
125 .BR reboot (2)
126 system call causes a signal to be sent to the namespace "init" process.
128 .BR reboot (2)
129 for more details.
131 .\" ============================================================
133 .SS Nesting PID namespaces
134 PID namespaces can be nested:
135 each PID namespace has a parent,
136 except for the initial ("root") PID namespace.
137 The parent of a PID namespace is the PID namespace of the process that
138 created the namespace using
139 .BR clone (2)
141 .BR unshare (2).
142 PID namespaces thus form a tree,
143 with all namespaces ultimately tracing their ancestry to the root namespace.
144 Since Linux 3.7,
145 .\" commit f2302505775fd13ba93f034206f1e2a587017929
146 .\" The kernel constant MAX_PID_NS_LEVEL
147 the kernel limits the maximum nesting depth for PID namespaces to 32.
149 A process is visible to other processes in its PID namespace,
150 and to the processes in each direct ancestor PID namespace
151 going back to the root PID namespace.
152 In this context, "visible" means that one process
153 can be the target of operations by another process using
154 system calls that specify a process ID.
155 Conversely, the processes in a child PID namespace can't see
156 processes in the parent and further removed ancestor namespaces.
157 More succinctly: a process can see (e.g., send signals with
158 .BR kill (2),
159 set nice values with
160 .BR setpriority (2),
161 etc.) only processes contained in its own PID namespace
162 and in descendants of that namespace.
164 A process has one process ID in each of the layers of the PID
165 namespace hierarchy in which is visible,
166 and walking back though each direct ancestor namespace
167 through to the root PID namespace.
168 System calls that operate on process IDs always
169 operate using the process ID that is visible in the
170 PID namespace of the caller.
171 A call to
172 .BR getpid (2)
173 always returns the PID associated with the namespace in which
174 the process was created.
176 Some processes in a PID namespace may have parents
177 that are outside of the namespace.
178 For example, the parent of the initial process in the namespace
179 (i.e., the
180 .BR init (1)
181 process with PID 1) is necessarily in another namespace.
182 Likewise, the direct children of a process that uses
183 .BR setns (2)
184 to cause its children to join a PID namespace are in a different
185 PID namespace from the caller of
186 .BR setns (2).
187 Calls to
188 .BR getppid (2)
189 for such processes return 0.
191 While processes may freely descend into child PID namespaces
192 (e.g., using
193 .BR setns (2)
194 with a PID namespace file descriptor),
195 they may not move in the other direction.
196 That is to say, processes may not enter any ancestor namespaces
197 (parent, grandparent, etc.).
198 Changing PID namespaces is a one-way operation.
201 .BR NS_GET_PARENT
202 .BR ioctl (2)
203 operation can be used to discover the parental relationship
204 between PID namespaces; see
205 .BR ioctl_ns (2).
207 .\" ============================================================
209 .SS setns(2) and unshare(2) semantics
210 Calls to
211 .BR setns (2)
212 that specify a PID namespace file descriptor
213 and calls to
214 .BR unshare (2)
215 with the
216 .BR CLONE_NEWPID
217 flag cause children subsequently created
218 by the caller to be placed in a different PID namespace from the caller.
219 (Since Linux 4.12, that PID namespace is shown via the
220 .IR /proc/[pid]/ns/pid_for_children
221 file, as described in
222 .BR namespaces (7).)
223 These calls do not, however,
224 change the PID namespace of the calling process,
225 because doing so would change the caller's idea of its own PID
226 (as reported by
227 .BR getpid ()),
228 which would break many applications and libraries.
230 To put things another way:
231 a process's PID namespace membership is determined when the process is created
232 and cannot be changed thereafter.
233 Among other things, this means that the parental relationship
234 between processes mirrors the parental relationship between PID namespaces:
235 the parent of a process is either in the same namespace
236 or resides in the immediate parent PID namespace.
238 A process may call
239 .BR unshare (2)
240 with the
241 .B CLONE_NEWPID
242 flag only once.
243 After it has performed this operation, its
244 .IR /proc/PID/ns/pid_for_children
245 symbolic link will be empty until the first child is created in the namespace.
247 .\" ============================================================
249 .SS Adoption of orphaned children
250 When a child process becomes orphaned, it is reparented to the "init"
251 process in the PID namespace of its parent
252 (unless one of the nearer ancestors of the parent employed the
253 .BR prctl (2)
254 .B PR_SET_CHILD_SUBREAPER
255 command to mark itself as the reaper of orphaned descendant processes).
256 Note that because of the
257 .BR setns (2)
259 .BR unshare (2)
260 semantics described above, this may be the "init" process in the PID
261 namespace that is the
262 .I parent
263 of the child's PID namespace,
264 rather than the "init" process in the child's own PID namespace.
265 .\" Furthermore, by definition, the parent of the "init" process
266 .\" of a PID namespace resides in the parent PID namespace.
268 .\" ============================================================
270 .SS Compatibility of CLONE_NEWPID with other CLONE_* flags
271 In current versions of Linux,
272 .BR CLONE_NEWPID
273 can't be combined with
274 .BR CLONE_THREAD .
275 Threads are required to be in the same PID namespace such that
276 the threads in a process can send signals to each other.
277 Similarly, it must be possible to see all of the threads
278 of a process in the
279 .BR proc (5)
280 filesystem.
281 Additionally, if two threads were in different PID
282 namespaces, the process ID of the process sending a signal
283 could not be meaningfully encoded when a signal is sent
284 (see the description of the
285 .I siginfo_t
286 type in
287 .BR sigaction (2)).
288 Since this is computed when a signal is enqueued,
289 a signal queue shared by processes in multiple PID namespaces
290 would defeat that.
292 .\" Note these restrictions were all introduced in
293 .\" 8382fcac1b813ad0a4e68a838fc7ae93fa39eda0
294 .\" when CLONE_NEWPID|CLONE_VM was disallowed
295 In earlier versions of Linux,
296 .BR CLONE_NEWPID
297 was additionally disallowed (failing with the error
298 .BR EINVAL )
299 in combination with
300 .BR CLONE_SIGHAND
301 .\" (restriction lifted in faf00da544045fdc1454f3b9e6d7f65c841de302)
302 (before Linux 4.3) as well as
303 .\" (restriction lifted in e79f525e99b04390ca4d2366309545a836c03bf1)
304 .BR CLONE_VM
305 (before Linux 3.12).
306 The changes that lifted these restrictions have also been ported to
307 earlier stable kernels.
309 .\" ============================================================
311 .SS /proc and PID namespaces
313 .I /proc
314 filesystem shows (in the
315 .I /proc/[pid]
316 directories) only processes visible in the PID namespace
317 of the process that performed the mount, even if the
318 .I /proc
319 filesystem is viewed from processes in other namespaces.
321 After creating a new PID namespace,
322 it is useful for the child to change its root directory
323 and mount a new procfs instance at
324 .I /proc
325 so that tools such as
326 .BR ps (1)
327 work correctly.
328 If a new mount namespace is simultaneously created by including
329 .BR CLONE_NEWNS
330 in the
331 .IR flags
332 argument of
333 .BR clone (2)
335 .BR unshare (2),
336 then it isn't necessary to change the root directory:
337 a new procfs instance can be mounted directly over
338 .IR /proc .
340 From a shell, the command to mount
341 .I /proc
344 .in +4n
346 $ mount \-t proc proc /proc
350 Calling
351 .BR readlink (2)
352 on the path
353 .I /proc/self
354 yields the process ID of the caller in the PID namespace of the procfs mount
355 (i.e., the PID namespace of the process that mounted the procfs).
356 This can be useful for introspection purposes,
357 when a process wants to discover its PID in other namespaces.
359 .\" ============================================================
361 .SS /proc files
363 .BR /proc/sys/kernel/ns_last_pid " (since Linux 3.3)"
364 .\" commit b8f566b04d3cddd192cfd2418ae6d54ac6353792
365 This file
366 (which is virtualized per PID namespace)
367 displays the last PID that was allocated in this PID namespace.
368 When the next PID is allocated,
369 the kernel will search for the lowest unallocated PID
370 that is greater than this value,
371 and when this file is subsequently read it will show that PID.
373 This file is writable by a process that has the
374 .B CAP_SYS_ADMIN
375 or (since Linux 5.9)
376 .B CAP_CHECKPOINT_RESTORE
377 capability inside the user namespace that owns the PID namespace.
378 .\" This ability is necessary to support checkpoint restore in user-space
379 This makes it possible to determine the PID that is allocated
380 to the next process that is created inside this PID namespace.
382 .\" ============================================================
384 .SS Miscellaneous
385 When a process ID is passed over a UNIX domain socket to a
386 process in a different PID namespace (see the description of
387 .B SCM_CREDENTIALS
389 .BR unix (7)),
390 it is translated into the corresponding PID value in
391 the receiving process's PID namespace.
392 .SH CONFORMING TO
393 Namespaces are a Linux-specific feature.
394 .SH EXAMPLES
396 .BR user_namespaces (7).
397 .SH SEE ALSO
398 .BR clone (2),
399 .BR reboot (2),
400 .BR setns (2),
401 .BR unshare (2),
402 .BR proc (5),
403 .BR capabilities (7),
404 .BR credentials (7),
405 .BR mount_namespaces (7),
406 .BR namespaces (7),
407 .BR user_namespaces (7),
408 .BR switch_root (8)