Linux Kernel Features…

… mit dessen Hilfe Container-Runtimes gebaut werden. Keine Garantie für die Vollständigkeit dieser Liste.

chroot

z.B. Alpine Linux in chroot

Um den gestarteten Prozessen ein anderes / vorzugeben. Noch nicht mal ein Linux-Feature und wurde bereits 1979 in Unix implementiert.

# Ich habe da mal was vorbereitet.
export mirror=http://dl-3.alpinelinux.org/alpine/
export chroot_dir=/root/alpine
export version=2.6.7-r0
wget ${mirror}/latest-stable/main/x86_64/apk-tools-static-${version}.apk
tar -xzf apk-tools-static-*.apk
./sbin/apk.static -X ${mirror}/latest-stable/main -U --allow-untrusted --root ${chroot_dir} --initdb add alpine-base
mknod -m 666 ${chroot_dir}/dev/full c 1 7
mknod -m 666 ${chroot_dir}/dev/ptmx c 5 2
mknod -m 644 ${chroot_dir}/dev/random c 1 8
mknod -m 644 ${chroot_dir}/dev/urandom c 1 9
mknod -m 666 ${chroot_dir}/dev/zero c 1 5
mknod -m 666 ${chroot_dir}/dev/tty c 5 0
cp /etc/resolv.conf ${chroot_dir}/etc/
mkdir -p ${chroot_dir}/root
mkdir -p ${chroot_dir}/etc/apk
echo "${mirror}/${branch}/main" > ${chroot_dir}/etc/apk/repositories

mount -t proc none ${chroot_dir}/proc
mount -o bind /sys ${chroot_dir}/sys

chroot ${chroot_dir} /bin/sh -l

Namespaces

Definiert was Prozesse sehen und machen können.

Mount

unshare -m /bin/bash
mount -t tmpfs tmpfs /tmp

touch /tmp/blah
ls -l /tmp ### nur blah


Anderes Terminal
ls -l /tmp ### orig-stuff aber kein blah

PID

unshare --pid /bin/bash
ps -ef ## segmentation fault, da fehlt wohl noch was

unshare --pid --mount-proc -f /bin/bash
ps -ef
UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root         1     0  0 08:26 pts/1    00:00:00 /bin/bash
root         4     1  0 08:26 pts/1    00:00:00 ps -ef

User

Wichtig, als != root starten

id -u ## 500
unshare --user --map-root-user /bin/bash
id -u ## 0

Trotzdem hat man keine root-Berechtigung!

mount -o tmpfs tmpfs /tmp  ## permission denied

Network

man ip-netns

ip netns list
ip netns add testing
ip netns exec testing ip a
1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1

ip link add veth0 type veth peer name veth1
ip link set veth1 netns testing
ip a ## kein veth1

ip addr add 192.168.0.1/32 dev veth0
ip route add 192.168.0.0/24 dev veth0
ip netns exec testing ip link set veth1 up
ip netns exec testing ip addr add 192.168.0.2/32 dev veth1
ip netns exec testing ip route add 192.168.0.0/24 dev veth1

ping 192.168.0.2 ## works

ip netns exec testing ip a
1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1
7: veth1@if8: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
   inet 192.168.0.2/32 scope global veth1

Capabilities

Gezielt Fähigkeiten von Prozessen beschränken. Auch wenn der Prozess als effective user 0 (root) läuft.

man capabilities

mount -t tmpfs tmpfs /mnt
umount /mnt
capsh --drop=CAP_SYS_ADMIN --
id -u  ## 0
mount -t tmpfs tmpfs /mnt  ## permission denied

cgroups

Resourcen von Prozessen einschränken. Beispiel Memory.

cd /sys/fs/cgroup/memory
mkdir testing
cd testing
ls -l  # zeigt u.a. tasks

# 2. Console auf und dort die PID ermitteln
ls -l  # funktioniert
echo $$

# Zurück in Console 1 und bash der Console 2 in die cgroup testing aufnehmen
echo PID > tasks
cat tasks
PID

echo 1 > memory.limit_in_bytes

# Console 2
ls -l
Killed

Wie man sieht hängen alle Child Prozesse auch in dieser cgroup!

Weitere Resourenlimits:

  • CPU
  • blkio
  • devices
  • pids (Process numbers)

Siehe die Kernel Dokumentation zu cgroups.

seccomp

secure computing mode. Gezieltes filtern von system calls. Leider habe ich hier kein einfaches Beispiel.

AppArmor / SELinux / SMACK

Mandatory Access Control im Linux Kernel. Es gibt verschiedene Implementierungen. Ubuntu verwendet z.B. AppArmor.

Auf Ubuntu

vi /etc/apparmor.d/usr.sbin.rsyslogd
...
/usr/sbin/rsyslogd {
  # rsyslog configuration
  /etc/rsyslog.conf r,
  /etc/rsyslog.d/ r,
  /etc/rsyslog.d/** r,
  /{,var/}run/rsyslogd.pid rwk,
  /var/spool/rsyslog/ r,
  /var/spool/rsyslog/** rwk
 ...
}

AppArmor wird unter Ubuntu auch dazu verwendet den Zugriff von VMs-Prozessen einzuschränken. Damit wird der Schaden potentielle Schaden bei einem Ausbruch aus der VM verringert.

Zum Schluss

Alle der genannten Features existieren schon einige Jahre im Linux-Kernel. Vorläufer davon existieren in Form von OpenVZ / Parallels Virtuozzo bereits seit ca. 2000. Allerdings außerhalb des Mainline Kernels gepflegt. Die Features können nicht nur dafür benutzt werden um Container Runtimes wie Docker oder CoreOS rkt zu erstellen, man kann auch "regulär im System" laufende Anwendungen damit einpferchen. Auch systemd bietet Flags, die einige der angesprochenen Techniken verweden um Prozesse besser voneinander zu trennen. Siehe dazu Security Features in systemd.

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