对接iSula安全容器

概述

为了给容器提供更好的隔离环境,提高系统安全性,可以使用 iSula 安全容器,即将 StratoVirt 对接 iSula 安全容器。

对接iSula安全容器

前提条件

已安装 iSulad 和 kata-containers,并确保 iSulad 支持 containerd-kata-shim-v2 容器运行时和 devicemapper 存储驱动。

此处给出安装 iSulad 和 kata-containers 并进行相应配置的参考方法。

  1. 配置 yum 源,使用 root 权限安装 iSulad 和 kata-containers :

    # yum install iSulad
    # yum install kata-containers
    
  2. 制作并配置存储 Storage:

    需要用户规划好磁盘如/dev/sdxx,该磁盘会被格式化。

     # pvcreate /dev/sdxx
     # vgcreate isulaVG0 /dev/sdxx
     # lvcreate --wipesignatures y -n thinpool isulaVG0 -l 95%VG
     # lvcreate --wipesignatures y -n thinpoolmeta isulaVG0 -l 1%VG
     # lvconvert -y --zero n -c 512K --thinpool isulaVG0/thinpool --poolmetadata isulaVG0/thinpoolmeta
    

    在配置文件 /etc/lvm/profile/isulaVG0-thinpool.profile 中添加如下:

    activation {
        thin_pool_autoextend_threshold=80
        thin_pool_autoextend_percent=20
    }
    

    更改配置文件/etc/isulad/daemon.json中的storage-driver 和 storage-opts 如下:将默认存储驱动类型 overlay 配置成 devicemapper 。

    "storage-driver": "devicemapper",
    "storage-opts": [
     "dm.thinpooldev=/dev/mapper/isulaVG0-thinpool",
     "dm.fs=ext4",
     "dm.min_free_space=10%"
    ],
    
  3. 重启 isulad :

     # systemctl daemon-reload
     # systemctl restart isulad
    
  4. 确认 iSula 存储驱动是否配置成功:

     # isula info
    

    若回显有如下信息,说明配置成功。

    Storage Driver: devicemapper
    

对接指导

StratoVirt 通过对接 kata-containers来接入 isula 容器生态,此处给出对接 kata-containers 的操作指导。

对接轻量虚拟机

  1. 修改 kata 配置文件(默认路径为 /usr/share/defaults/kata-containers/configuration.toml,也可以参考同一目录下的configration-stratovirt.toml进行配置) 。将安全容器的 hypervisor 类型修改为 stratovirt,kernel 修改为 kata-containers 的 kernel 镜像绝对路径,initrd 修改为 kata-containers 的 initrd 镜像文件(使用 yum 安装 kata-containers 时,默认会下载这两个镜像文件并存放在 /var/lib/kata/ 目录,配置时也可以使用其他镜像 )。

    替换的配置内容参考如下:

    [hypervisor.stratovirt]
    path = "/usr/bin/stratovirt"
    kernel = "/var/lib/kata/kernel"
    initrd = "/var/lib/kata/kata-containers-initrd.img"
    machine_type = "microvm"
    block_device_driver = "virtio-mmio"
    use_vsock = true
    enable_netmon = true
    internetworking_model="tcfilter"
    sandbox_cgroup_with_emulator = false
    disable_new_netns = false
    disable_block_device_use = false
    disable_vhost_net = true
    
  2. 使用 root 权限和 isula 命令运行 busybox 安全容器,完成 StratoVirt 和 安全容器的对接。

    # isula run -tid --runtime "io.containerd.kata.v2" --net=none --name test busybox:latest sh
    
  3. 使用 isula ps 确认安全容器 test 正常运行,然后通过以下命令进入 test 容器。

    # isula exec -ti test sh
    
  4. 通过虚拟机快照加速安全容器的启动速度,降低虚拟机内存开销。

    修改 kata 配置文件 configuration.toml,将配置项 enable_template 设置为 true,即允许虚拟机通过制作快照方式进行启动:

    [factory]
    # VM templating support. Once enabled, new VMs are created from template
    # using vm cloning. They will share the same initial kernel, initramfs and
    # agent memory by mapping it readonly. It helps speeding up new container
    # creation and saves a lot of memory if there are many kata containers running
    # on the same host.
    #
    # When disabled, new VMs are created from scratch.
    #
    # Note: Requires "initrd=" to be set ("image=" is not supported).
    #
    # Default false
    enable_template = true
    

    配置项 enable_template 设置为 true 后,kata-containers 创建安全容器时,将会检查默认路径(/run/vc/vm/template)下是否存在快照文件,如果存在,直接以该快照文件启动虚拟机,如果不存在,则会创建虚拟机快照,创建完成后,以该快照文件启动虚拟机。

  5. 通过安全组件 ozone 进一步增强安全容器的隔离性。

    修改 kata 配置文件 configuration.toml,将配置项 ozone_path 设置为 ozone 可执行文件的路径(如果使用 yum 安装 stratovirt,ozone 可执行文件默认在 /usr/bin 目录下)。配置该项后,将打开 ozone 安全沙箱功能,作为虚拟化层隔离被攻击者突破后的保险,进一步增强 StratoVirt 安全容器的隔离性:

    # Path for the ozone specific to stratovirt
    # If the ozone path is set, stratovirt will be launched in
    # ozone secure environment. It is disabled by default.
    ozone_path = "/usr/bin/ozone"
    

至此,可以在 test 容器内运行容器命令。

对接标准虚拟机

使用 StratoVirt 标准虚拟机作为安全容器的 sandbox,需要额外修改少量配置。具体步骤如下:

  1. 配置参考如下:

    [hypervisor.stratovirt]
    path = "/usr/bin/stratovirt"
    kernel = "/var/lib/kata/kernel"
    initrd = "/var/lib/kata/kata-containers-initrd.img"
    # x86_64 架构
    machine_type = "q35"
    # aarch64 架构
    machine_type = "virt"
    block_device_driver = "virtio-blk"
    pcie_root_port = 2
    use_vsock = true
    enable_netmon = true
    internetworking_model = "tcfilter"
    sandbox_cgroup_with_emulator = false
    disable_new_netns = false
    disable_block_device_use = false
    disable_vhost_net = true
    

    上述配置中,需要根据主机架构,修改对应的虚拟机机型。需要将 block_device_driver 驱动类型改为 virtio-blk。另外,StratoVirt 只支持将设备热插到root port,根据需要热插的设备数量,合理设置 pcie_root_port 值。

  2. 安装启动标准虚拟机需要的固件

    x86_64 架构:

    # yum install -y edk2-ovmf
    

    aarch64 架构:

    # yum install -y edk2-aarch64
    
  3. 编译替换为 kata-containers 2.x 版本二进制

    当前只为 kata-containers 2.x 版本(对应 kata-containers 源码仓的 openEuler-21.09 分支)适配了 StratoVirt 标准虚拟机作为 sandbox。因此,需要手动下载 kata-containers 源码,编译并替换 /usr/bin 目录下的 containerd-shim-kata-v2 二进制文件。

    # mkdir -p /root/go/src/github.com/
    # cd /root/go/src/github.com/
    # git clone https://gitee.com/src-openeuler/kata-containers.git
    # cd kata-containers
    # git checkout openEuler-21.09
    # ./apply-patches
    # cd src/runtime
    # make
    

    编译出的二进制位 containerd-shim-kata-v2,需要将默认 /usr/bin/ 目录的 kata 二进制备份后替换:

    # cp /usr/bin/containerd-shim-kata-v2 /usr/bin/containerd-shim-kata-v2.bk
    # cp containerd-shim-kata-v2 /usr/bin/containerd-shim-kata-v2
    
  4. 使用 root 权限 和 isula 命令运行 busybox 安全容器,完成 StratoVirt 和 安全容器的对接。

    # isula run -tid --runtime "io.containerd.kata.v2" --net=none --name test busybox:latest sh
    
  5. 使用 isula ps 确认安全容器 test 正常运行,然后通过以下命令进入 test 容器。

    # isula exec -ti test sh
    

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