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Começarei com um histórico simplificado sobre como os processos são criados no Linux. Não cobrirei todas as opções ou todos os detalhes, mas, em vez disso, focarei nas ideias principais.

Geralmente, novos processos são criados usando a fork()chamada do sistema. Em caso de sucesso, fork()resultará em um novo processo que está executando o mesmo programa que o original (efetivamente, é um clone do programa que foi invocado fork()no ponto em que chamou fork()). A fork()função retorna tanto no processo "pai" quanto no processo "filho" (o recém-criado). Cada processo pode examinar o valor de retorno de fork()para determinar se é o "pai" ou o "filho", e pode usar isso para decidir o que fazer em seguida.

Muitas vezes, criar um novo processo significa que queremos executar um programa diferente, e até agora só temos uma maneira de criar cópias do mesmo programa. Felizmente, há uma chamada de sistema separada, exec(), que substitui o programa em execução no momento por um novo programa.

Considere o caso em que você tem um shell (vou assumir bashaqui) e você digita lspara listar o conteúdo do diretório atual:

(P1:bash) calls fork()
--- the kernel creates P2 that is a copy of P1
--- the kernel starts running P2

(P1:bash) fork() returns with the PID of P2, so it knows it's the parent
(P1:bash) Waits for P2 to finish (detailed elided)

(P2:bash) fork() returns with 0, so it knows is the child
(P2:bash) calls exec("ls")
--- the kernel replaces bash with ls in P2 and starts ls running

(P2:ls) starts running
...
(P2:ls) eventually terminates

(P1:bash) wakes up since P2 is finished, continues about its business

O Problema

Você começa com:

# unshare --pid /bin/bash
bash: fork: Cannot allocate memory
bash-5.2#

Observe o erro bash: fork: Cannot allocate memory– isso não é um bom sinal.

Neste caso, o unshareprograma (1) cria um novo namespace PID e (2) execs /bin/bash. Lembre-se da seção Background que exec substitui o processo em execução atual ( unshare) por um novo programa ( /bin/bash) – ele não cria um novo processo.

Até agora, nenhum processo está sendo executado no namespace PID recém-criado. O namespace existe, mas o processo que o criou ainda não fez fork()-ed em nada.

À medida que bashcomeça a ser executado, ele normalmente executa algum conjunto de programas. Aqui runestá a combinação fork/ execdescrita na seção Background. O kernel coloca o primeiro processo que bash fork()s no novo namespace PID e esse processo se torna o initprocesso para esse namespace (o processo nesse namespace com pid = 1). O programa que bashé executado provavelmente tem vida curta, então ele é executado, termina e o namespace PID é destruído.

Em seguida, bashtenta executar algum outro comando. Ele quer colocar esses comandos no novo namespace PID, mas esse namespace PID não existe mais. Como resultado, ele fork()falha resultando na mensagem de erro que você vê. Você verá isso novamente se tentar executar qualquer outro comando:

bash-5.2# ls
bash: fork: Cannot allocate memory
bash-5.2#

A solução

Como você observou em sua pergunta, o unshareprograma tem outra opção que é útil neste cenário. De man unshare:

-f, --fork

Bifurque o programa especificado como um processo filho unshareem vez de executá-lo diretamente. Isso é útil ao criar um novo namespace PID. Observe que quando unshareestá esperando pelo processo filho, ele ignora SIGINTe SIGTERMe não encaminha nenhum sinal para o filho. É necessário enviar sinais para o processo filho.

Você pode substituir seu primeiro comando por:

# unshare --fork --pid /bin/bash
#

Observe que neste caso não há erro.

Esta opção faz com unshareque seu comportamento seja alterado. Em vez de usar imediatamente exec()para substituir a si mesmo por /bin/bash, ele usa o comportamento fork()/ exec()descrito na seção Background acima:

(P1:unshare) calls fork()
--- the kernel creates P2 that is a copy of P1
--- the kernel starts running P2

(P1:unshare) fork() returns with the PID of P2, so it knows it's the parent
(P1:unshare) Waits for P2 to finish (detailed elided)

(P2:unshare) fork() returns with 0, so it knows is the child.
--- P2 is running in the new PID namespace and has pid = 1

(P2:unshare) calls exec("/bin/bash")
--- the kernel replaces unshare with /bin/bash in P2 and starts ls running

(P2:bash) starts running

Você pode confirmar que neste caso /bin/bashé o initprocesso (ou seja, processo com pid 1) imprimindo seu id de processo:

# echo $$
1
#

Respostas para suas perguntas

1. A segunda janela não mostra nenhuma indicação de unshare --pid /bin/bash. Isso ocorre porque o /bin/bashcomando ou o /bin/bashprocesso já havia terminado? É por isso que muitos usuários Linux na internet recomendam usar o --forkpara que o /bin/bashseja executado no namespace recém-criado?

A segunda janela não mostra nenhuma indicação de unshareque não está mais em execução – ela costumava exec()ser substituída por /bin/bash.

A --forkopção altera o comportamento de unsharepara que ele fork()primeiro crie um novo processo — um processo no namespace PID recém-criado — e então esse processo o usa exec()para se substituir por /bin/bash.

2. A resposta aceita declarou isto: "Depois que o bash começar a rodar, o bash irá bifurcar vários novos subprocessos para fazer algumas coisas." Não entendi o significado desta frase. Então, na segunda janela do terminal, eu rodei isto:

Os novos subprocessos provavelmente terão vida curta, então eles não estarão mais em execução quando você executar o ps.