Docker（八）docker的安全以及安全加固-蒲公英云

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 -

在这里插入图片描述
2.cgroup

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

在这里插入图片描述
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
在这里插入图片描述
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）

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述
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

在这里插入图片描述
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

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述
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