CKS之安全沙箱运行容器：gVisor

一、gVisor介绍

    gVisor是Google开源的一种容器沙箱技术，其设计初衷是在提供较高安全性的同时，尽量减少对性能的影响。通过创建一个用户空间内核，gVisor拦截并处理容器内应用程序的系统调用，从而实现对容器内进程与宿主机内核间交互的隔离。这种设计有效防止了恶意程序利用内核漏洞对宿主机造成影响。gVisor兼容OCI标准，可以无缝集成到Docker和Kubernetes（K8s）中，使其部署和使用变得更为便捷。

项目地址：gVisor GitHub

优点：增强了容器的安全性，有效隔离了容器与宿主机内核的直接交互。

缺点：由于增加了一层抽象，会带来额外的性能开销，尤其是在系统调用频繁的场景下更为明显

二、gVisor架构

gVisor的架构主要由以下三个组件构成：

• Runsc（Runtime Sandbox）：一种运行时引擎，负责创建和销毁容器，是gVisor与容器生命周期管理交互的接口。
• Sentry：核心组件，负责处理容器内的系统调用。Sentry运行在用户空间，模拟Linux内核的行为，处理来自容器内部的系统调用请求。
• Gofer：负责文件系统的操作代理。所有的IO请求都会通过Gofer转发到宿主机上，从而实现文件系统操作的隔离和控制。

用户可通过Docker或containerd等容器引擎创建基于runsc的容器。容器进程的系统调用会被Sentry拦截处理,需要宿主机文件系统支持的操作会通过Gofer代理转发。

三、gVisor使用前置条件

内核要求：Linux 4.14.77+

Docker版本要求：Docker version 17.09.0及以上

系统架构要求： x86_64 和 ARM64

四、Docker中使用gVisor

1、安装runsc
下载最新版本runsc二进制文件,放到 PATH 环境变量目录下,如 /usr/local/bin

参考文档：Installation - gVisor

set -e
ARCH=$(uname -m)
URL=https://storage.googleapis.com/gvisor/releases/release/latest/${ARCH}
wget ${URL}/runsc ${URL}/runsc.sha512 \
    ${URL}/containerd-shim-runsc-v1 ${URL}/containerd-shim-runsc-v1.sha512
sha512sum -c runsc.sha512 \
    -c containerd-shim-runsc-v1.sha512
rm -f *.sha512
chmod a+rx runsc containerd-shim-runsc-v1
mv runsc containerd-shim-runsc-v1 /usr/local/bin

方法一：

2、配置Docker daemon
编辑dockerd配置文件(如/etc/docker/daemon.json),新增以下配置:

 {
   "runtimes": {
      "runsc": {
         "path": "/usr/local/bin/runsc"
      }
   }
 }

方法二：

2、执行install命令

/usr/local/bin/runsc install

** 3、重启dockerd使配置生效**

systemctl restart docker

4、运行容器时指定 --runtime=runsc 参数,切换到gVisor runsc运行时

docker run --runtime=runsc --rm hello-world

验证

使用gvisor创建的容器，内核版本已经变为4.4

未使用gvisor创建的容器，内核版本已经变为3.10，与宿主机内核版本一致

五、containerd中使用gVisor

containerd通过插件形式支持runsc,需先安装配置runsc插件。

1、安装gVisor containerd shim
下载containerd-shim-runsc-v1并放到/usr/local/bin/目录。

2、生成containerd配置

containerd config default > /etc/containerd/config.toml

3、在 config.toml 的 [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes] 段添加:

     [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runsc]
       runtime_type = "io.containerd.runsc.v1"

4、重启containerd

sudo systemctl restart containerd

在 Pod 或容器运行时,将 runtimeClassName 指定为 runsc 即可。

六、Kubernetes结合gVisor使用

1、安装gvisor,可参考前面 在Docker中使用gVisor 的步骤

2、创建 RuntimeClass,指定gvisor作为runtime handler。
runtimeclass.yaml

apiVersion: node.k8s.io/v1
kind: RuntimeClass
metadata:
  name: gvisor    #RuntimeClass名称
handler: runsc    #对应CRI配置名称

3、创建使用gvisor运行时的Pod
在container spec中指定 runtimeClassName: gvisor
pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  runtimeClassName: gvisor
  containers:
  - name: hello
    image: busybox