Docker（ 八）docker的安全以及安全加固

一.基础知识

1.Docker容器的安全性,很大程度上依赖于Linux系统自身,评
估Docker的安全性时,主要考虑以下几个方面:

• Linux内核的命名空间机制提供的容器隔离安全
• Linux控制组机制对容器资源的控制能力安全。
• Linux内核的能力机制所带来的操作权限安全
• Docker程序(特别是服务端)本身的抗攻击性。
• 其他安全增强机制对容器安全性的影响。

2.命名空间隔离的安全

• 当docker run启动一个容器时,Docker将在后台为容器创建一个独立的命 名空间。命名空间提供了最基础也最直接的隔离。
• 与虚拟机方式相比,通过Linux namespace来实现的隔离不是那么彻底。
• 容器只是运行在宿主机上的一种特殊的进程,那么多个容器之间使用的就还是同一个宿主机的操作系统内核。
• 在 Linux 内核中,有很多资源和对象是不能被 Namespace 化的,比如:时 间。

3.控制组资源控制的安全

• 当docker run启动一个容器时,Docker将在后台为容器创建一个独 立的控制组策略集合。
• Linux Cgroups提供了很多有用的特性,确保各容器可以公平地分 享主机的内存、CPU、磁盘IO等资源。
• 确保当发生在容器内的资源压力不会影响到本地主机系统和其他 容器,它在防止拒绝服务攻击(DDoS)方面必不可少。

4.内核能力机制

• 能力机制(Capability)是Linux内核一个强大的特性,可以提供细 粒度的权限访问控制。
• 大部分情况下,容器并不需要“真正的”root权限,容器只需要 少数的能力即可。
• 默认情况下,Docker采用“白名单”机制,禁用“必需功能”之外的其他权限。

5.Docker服务端防护

• 使用Docker容器的核心是Docker服务端,确保只有可信的用户才 能访问到Docker服务。
• 将容器的root用户映射到本地主机上的非root用户,减轻容器和 主机之间因权限提升而引起的安全问题。
• 允许Docker 服务端在非root权限下运行,利用安全可靠的子进程 来代理执行需要特权权限的操作。这些子进程只允许在特定范围内进行操作。

6.其他安全特性

• 在内核中启用GRSEC和PAX,这将增加更多的编译和运行时的安 全检查;并且通过地址随机化机制来避免恶意探测等。启用该特性不需要Docker进行任何配置。
• 使用一些有增强安全特性的容器模板。
• 用户可以自定义更加严格的访问控制机制来定制安全策略。
• 在文件系统挂载到容器内部时,可以通过配置只读模式来避免容 器内的应用通过文件系统破坏外部环境,特别是一些系统运行状 态相关的目录。

二.系统基础安全实验

1.docker与系统共享内核并且会在宿主机上产生相应的进程

[root@server1 ~]# docker run -it --name vm1 ubuntu
root@f1c5528bcddb:/# ls
bin   dev  home  lib64  mnt  proc  run   srv  tmp  var
boot  etc  lib   media  opt  root  sbin  sys  usr
root@f1c5528bcddb:/# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:           992        442        550         12          0        257
-/+ buffers/cache:        184        808
Swap:         2047          0       2047

[root@server1 ~]# docker inspect vm1 | grep Pid
            "Pid": 3435,
            "PidMode": "",
            "PidsLimit": 0,
[root@server1 ~]# cd /proc/3435
[root@server1 3435]# ls
attr             environ    mem            pagemap      stat
autogroup        exe        mountinfo      personality  statm
auxv             fd         mounts         projid_map   status
cgroup           fdinfo     mountstats     root         syscall
clear_refs       gid_map    net            sched        task
cmdline          io         ns             schedstat    timers
comm             limits     numa_maps      sessionid    uid_map
coredump_filter  loginuid   oom_adj        setgroups    wchan
cpuset           map_files  oom_score      smaps
cwd              maps       oom_score_adj  stack
[root@server1 3435]# cd ns/
[root@server1 ns]# ll
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug  7 09:51 ipc -> ipc:[4026532227]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug  7 09:51 mnt -> mnt:[4026532225]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug  7 09:50 net -> net:[4026532230]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug  7 09:51 pid -> pid:[4026532228]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug  7 09:51 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Aug  7 09:51 uts -

2.cgroup

查看cgroup服务路径
[root@server1 ~]# mount -t cgroup

依次查看cpu，内存和容器的目录下的文件

注意:cgroup目录下有对容器进行相应的限制的参数，如cpu，memory等，新建的容器的id会出现在相应限额的docker的目录下，在memory目录下新建目录时直接会从上级目录继承.

查看内存，发现没有限制

在linux系统中可以通过修改/etc/security/limits.conf文件来限制cpu内存

[root@server1 ~]# cd /etc/security/limits.d/
[root@server1 limits.d]# ls
20-nproc.conf
[root@server1 limits.d]# vim /etc/security/limits.conf

三.对cpu进行资源限制

1.cpu独占

[root@server1 ~]# cd /sys/fs/cgroup/cpu
[root@server1 cpu]# mkdir x1
[root@server1 cpu]# cd x1/
[root@server1 x1]# ls
cgroup.clone_children  cpu.cfs_quota_us
cgroup.event_control   cpu.rt_period_us
cgroup.procs           cpu.rt_runtime_us
cpuacct.stat           cpu.shares
cpuacct.usage          cpu.stat
cpuacct.usage_percpu   notify_on_release
cpu.cfs_period_us      tasks
[root@server1 x1]# cat cpu.cfs_period_us 
100000									##限制的长度
[root@server1 x1]# cat cpu.cfs_quota_us 
-1											##没有时间限制
[root@server1 x1]# dd if=/dev/zero of=/dev/null &			##占用cpu
[1] 3951

[root@server1 x1]# top			##查看cpu的占有百分比（只有一个cpu）

若有两个cpu需要按下列操作：

[root@server1 x1]# cd /sys/devices/system/cpu/
[root@server1 cpu]# ls
[root@server1 cpu]# cd cpu0/
[root@server1 cpu]# echo 0 > online
[root@server1 cpu]# lscpu

注意：
1.cpu.cfs_period_us：cpu分配的周期(微秒），默认为100000。
2.cpu.cfs_quota_us：表示该control group限制占用的时间（微秒），默认为-1，表示不限制。如果设为50000，表示占用50000/100000=50%的CPU。

2.对cpu资源进行限制（docker容器）

1.清除之前创建的容器

[root@server1 ~]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
7c111fe00da9        ubuntu              "/bin/bash"         About an hour ago   Up About an hour                        vm1
[root@server1 ~]# docker rm -f vm1
vm1
[root@server1 ~]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
、

2.对容器暂停，和解除暂停

[root@server1 ~]# cd /sys/fs/cgroup/
[root@server1 cgroup]# ls
blkio    cpu,cpuacct  freezer  net_cls           perf_event
cpu      cpuset       hugetlb  net_cls,net_prio  pids
cpuacct  devices      memory   net_prio          systemd
[root@server1 cgroup]# cd freezer/
[root@server1 freezer]# ls
cgroup.clone_children  cgroup.sane_behavior  release_agent
cgroup.event_control   docker                tasks
cgroup.procs           notify_on_release
[root@server1 freezer]# cd docker/
[root@server1 docker]# ls
cgroup.clone_children    freezer.self_freezing
cgroup.event_control     freezer.state
cgroup.procs             notify_on_release
freezer.parent_freezing  tasks
[root@server1 docker]# cat freezer.state 
THAWED				##显示开启状态

创建容器，并暂停

[root@server1 docker]# docker run -it --name vm1 ubuntu
root@797f2da104ec:/# [root@server1 docker]# 
[root@server1 docker]# ls
797f2da104ecda43a84eb833d2ed49900e6c5216ad60497865c5d269bce4faf5
cgroup.clone_children
cgroup.event_control
cgroup.procs
freezer.parent_freezing
freezer.self_freezing
freezer.state
notify_on_release
tasks
[root@server1 docker]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
797f2da104ec        ubuntu              "/bin/bash"         29 seconds ago      Up 27 seconds                           vm1
[root@server1 docker]# docker container pause vm1		##暂停容器vm1
vm1
[root@server1 docker]# cd 797f2da104ecda43a84eb833d2ed49900e6c5216ad60497865c5d269bce4faf5
[root@server1 797f2da104ecda43a84eb833d2ed49900e6c5216ad60497865c5d269bce4faf5]# ls
cgroup.clone_children    freezer.self_freezing
cgroup.event_control     freezer.state
cgroup.procs             notify_on_release
[root@server1 797f2da104ecda43a84eb833d2ed49900e6c5216ad604978[root@server1 797f2da104ecda43a84eb833d2ed49900e6c5216ad60497865c5d269bce4faf5]# cat freezer.state FROZEN				##暂停状态

[root@server1 797f2da104ecda43a84eb833d2ed49900e6c5216ad60497865c5d269bce4faf5]# cat tasks 
4382				##进程id
[root@server1 797f2da104ecda43a84eb833d2ed49900e6c5216ad60497865c5d269bce4faf5]# ps ax				##进程4382显示暂停

打开暂停容器进程

[root@server1 797f2da104ecda43a84eb833d2ed49900e6c5216ad60497865c5d269bce4faf5]# docker container unpause vm1
vm1
[root@server1 797f2da104ecda43a84eb833d2ed49900e6c5216ad60497865c5d269bce4faf5]# cat freezer.state 
THAWED
[root@server1 797f2da104ecda43a84eb833d2ed49900e6c5216ad60497865c5d269bce4faf5]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
797f2da104ec        ubuntu              "/bin/bash"         7 minutes ago       Up 7 minutes                            vm1
[root@server1 797f2da104ecda43a84eb833d2ed49900e6c5216ad60497865c5d269bce4faf5]# cat tasks 
4382
[root@server1 797f2da104ecda43a84eb833d2ed49900e6c5216ad60497865c5d269bce4faf5]# ps ax

设置swap和内存总共的大小（针对docker容器）

[root@server1 ~]# docker run -it --name vm1 --memory 300MB --memory-swap 300MB ubuntu
root@4057f95e93bf:/# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:           992        442        550         12          0        261
-/+ buffers/cache:        179        813
Swap:         2047          0       2047
root@4057f95e93bf:/# [root@server1 ~]# 
[root@server1 ~]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            992         133         558          12         300         695
Swap:          2047           0        204

安全加固

1.容器中的内存信息和主机中的内存信息

[root@server1 ~]# docker run -it --name vm1 --memory 300MB --memory-swap 300MB ubuntu
root@4057f95e93bf:/# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:           992        442        550         12          0        261
-/+ buffers/cache:        179        813
Swap:         2047          0       2047
root@4057f95e93bf:/# [root@server1 ~]# 
[root@server1 ~]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            992         133         558          12         300         695
Swap:          2047           0        2047

2.启用lxcfs

1.安装

[root@server1 ~]# ls
[root@server1 ~]# yum install lxcfs-2.0.5-3.el7.centos.x86_64.rpm -y

2.启用（按enter）

[root@server1 ~]# cd /var/lib/lxcfs/
[root@server1 lxcfs]# ls
[root@server1 lxcfs]# lxcfs /var/lib/lxcfs/ &
[2] 4802
[root@server1 lxcfs]# hierarchies:
  0: fd:   5: freezer
  1: fd:   6: memory
  2: fd:   7: net_prio,net_cls
  3: fd:   8: devices
  4: fd:   9: blkio
  5: fd:  10: perf_event
  6: fd:  11: hugetlb
  7: fd:  12: cpuacct,cpu
  8: fd:  13: cpuset
  9: fd:  14: pids
 10: fd:  15: name=systemd

[root@server1 lxcfs]# 

3.启动lxcfs之后，会在/var/lib/lxcfs目录下生成两个目录

[root@server1 ~]# cd /var/lib/lxcfs/
[root@server1 lxcfs]# ls
cgroup  proc
如果在/var/lib/lxcfs目录下启动的lxcfs，之后需要重新进入才可以看到新生成的目录
[root@server1 lxcfs]# ps ax | grep lxcfs
 4802 pts/0    Sl     0:00 lxcfs /var/lib/lxcfs/

测试：

创建容器，限制内存发现限制成功

[root@server1 ~]# docker run -it --name vm1 --memory 300MB --memory-swap 300MB \
> -v /var/lib/lxcfs/proc/diskstats:/proc/diskstats:rw \
> -v /var/lib/lxcfs/proc/meminfo:/proc/meminfo:rw \
> -v /var/lib/lxcfs/proc/stat:/proc/stat:rw \
> -v /var/lib/lxcfs/proc/swaps:/proc/swaps:rw \
> -v /var/lib/lxcfs/proc/uptime:/proc/uptime:rw \
> ubuntu