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4-1 Docker容器实现原理

时间:2024-04-09 22:37:19浏览次数:31  
标签:容器 隔离 宿主机 Namespace 内核 原理 Docker

Docker容器实现原理
主要是namespace和cgroup控制资源的隔离。
虽然Docker可透过Namespace的方式分隔出看似是独立的空间,然而Linux内核(Kernel)却不能Namespace,所以即使有多个Container,所有的system call其实都是通过主机的内核处理,这便为Docker留下了不可否认的安全问题。

虚拟机实现资源隔离的方法是利用一个独立的Guest OS,并利用Hypervisor虚拟化CPU、内存、IO设备等实现的。例如,为了虚拟化内存,Hypervisor会创建一个shadow page table,正常情况下,一个page table可以用来实现从虚拟内存到物理内存的翻译。相比虚拟机实现资源和环境隔离的方案,Docker就显得简练很多,它不像虚拟机一样重新加载一个操作系统内核,引导、加载操作系统内核是一个比较耗时而又消耗资源的过程,Docker是利用Linux内核特性实现的隔离,运行容器的速度几乎等同于直接启动进程。
关于Docker实现原理,简单总结如下:
- 使用Namespaces实现了系统环境的隔离,Namespaces允许一个进程以及它的子进程从共享的宿主机内核资源(网络栈、进程列表、挂载点等)里获得一个仅自己可见的隔离区域,让同一个Namespace下的所有进程感知彼此变化,对外界进程一无所知,仿佛运行在一个独占的操作系统中;
- 使用CGroups限制这个环境的资源使用情况,比如一台16核32GB的机器上只让容器使用2核4GB。使用CGroups还可以为资源设置权重,计算使用量,操控任务(进程或线程)启停等;
- 使用镜像管理功能,利用Docker的镜像分层、写时复制、内容寻址、联合挂载技术实现了一套完整的容器文件系统及运行环境,再结合镜像仓库,镜像可以快速下载和共享,方便在多环境部署。
正因为Docker不像虚机虚拟化一个Guest OS,而是利用宿主机的资源,和宿主机共用一个内核,所以会存在下面问题:
注意:存在问题并不一定说就是安全隐患,Docker作为最重视安全的容器技术之一,在很多方面都提供了强安全性的默认配置,其中包括:容器root用户的 Capability 能力限制,Seccomp系统调用过滤,Apparmor的 MAC 访问控制,ulimit限制,pid-limits的支持,镜像签名机制等。
1、Docker是利用CGroups实现资源限制的,只能限制资源消耗的最大值,而不能隔绝其他程序占用自己的资源;
2、Namespace的6项隔离看似完整,实际上依旧没有完全隔离Linux资源,比如/proc 、/sys 、/dev/sd*等目录未完全隔离,SELinux、time、syslog等所有现有Namespace之外的信息都未隔离。

最大的缺点就是隔离不彻底
  1)容器知识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
  2)在Linux内核中,有很多资源和对象是不能被Namespace化的,最典型的例子是:时间即如果某个容器修改了时间,那整个宿主机的时间都会随之修改
  3)容器给应用暴露出来的攻击面比较大,在生产环境中,没有人敢把运行在物理机上的Linux容器暴露在公网上

 

标签:容器,隔离,宿主机,Namespace,内核,原理,Docker
From: https://www.cnblogs.com/skyzy/p/18125015

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