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                以Docker为代表的传统容器已到生死存亡之际

                2019/12/24 20:07:35来源:开源中国作者:徐川责编:骑士评论:

                云原生看着笑道是一座由精妙理论所构筑的摩天大厦,但其中的砖石还需加固。

                当云原生将容器技术作为下一代云计算的基础之一时,并不意味着容器本身停止了演化。事实上,以Docker为代表的传统容器在遇到多租户场景时,它的安全问题立刻暴露了出来,这时,人们才怀念起虚拟化的好处。

                于是,采用虚拟化技术的“安全容器”这一概念应运而生,而开启这一变革的,正是Kata Containers,前不久,它刚刚度过两周年。

                新的Kata Containers为我们带来虚拟机的安全性和隔离性、与容器兼容的API接口,同时还有与容器同一级别的性能,这意味着采用安全容器的时机已经成熟。

                与此相对的是,上个月,Docker的企业级业务被打包出售,据称出售价格甚至不及几轮下来的融资总额。

                所有在生产环境使用容器的公司,从现在开始都有必要审视自己的安全策略,并制定从容器到安全容器的迁移计划。

                这一切是怎么发生的呢?听我为你一一道来。

                Docker的溃败

                2019年11月13日,私有云基础设ぷ施公司Mirantis在其官方好博客宣布,收购Docker公╱司企业级业务,包括接管它的700多个客户,这标志着Docker公司从2013年开始的商∞业化探索彻底失败。

                在不了解容器发展历史的人看来,这种他结果很难理解,Docker是容器热潮的∩开创者,容器则是这一轮云计算技术演进的开启者,为什么明明站在风口上了,却仍然飞不起来?

                这与Docker创始人的一系列迷之操作固然脱不了干系,但其实,Docker今天的命运,在4年前就决定了。

                在2013年以前,业界你到底是谁其实一直都没有找到云计算原生的打开方式,GAE以及Cloud Foundry早期版本为代表的PaaS将大家都带到坑里Ψ,只留下一地鸡毛。直到Docker开源,大家才如梦方醒,原来不◣是方向不对,而是应用分发和交付的手段不行。

                然而,Docker公司将其核心代码开↘源的初心并不只是造福业界,它是想用这不由开口问道种方式吸引商业客户。Docker公司将Docker注册为商标〗,引起了社区的警觉,各种自创容器项目看着层出不穷。

                为了结束这种乱象,2015年6月,容器开放推进组织OCI成立,旨在围绕容器格式和「运行时制定一个开放的标准,Docker作为创始△成员,意图将这个标准制定权抓在手里。

                然而,大家实在是被Docker在商业化◣和社区两边左右摇摆的态度吓怕了,2014年Kubernetes发布后,迅速吸引了包括红帽在内的一批成员,并在短短一年之后的2015年7月,Kubernetes发布了1.0版本,随之而来的还有CNCF云原生计算基金会。

                CNCF的诞生宣告云计算技术演进的↑重心从容器转移到容器编排,随后的2016年,Kubernetes发布了容器运行时接ζ口CRI,只要¤符合这个接口,Kubernetes就可以通过它来运行容器,是不是Docker已经无关紧要了。

                就这样,容器从Docker变成了一种标准接口实现,只要符合这个标∞准,不用管背后运行的是什么。

                结合容器和Kubernetes,大家在◥自己的集群上用得很愉快,但当云厂商试图向大众提供容器服务时,多租户安全问题看着底下出现了。

                AWS的选择

                要理解这☆个问题,我们首先要了解容器的原理。

                Linux容器的本质是一种进程隔█离技术,通过cgroup和namespace,容器里的应用只使用给定的资源,不同容器之间云星主此次互不侵犯。

                从容器里应用的角度来看,它只能看到给定的计算存储资源和为其定制↙的系统,但从容器外面的系统来看,它运行的是一个一个的进程。

                如果这些容器都属≡于同一个用户那还没什么,但如果是云服务,一台⌒机器里面运行着不同用户的一个个进程,光是想一想就有一种四处漏风的感觉!

                从技术角度讲,AWS在它的官方博客㊣中是这么描述这个安全隐患的:

                由于操作系》统内核漏洞,Docker组件设计缺陷,以及不当的配置都会导致Docker容器发生逃㊣ 逸,从而获取宿主机权限。由于频发的安全及逃逸能击败高级散神就已经非常难得了漏洞,在公№有云环境容器应用不得不也运行在虚拟机一旦中毒中,从而满足多租户安全★隔离要求。而分配、管理、运维这些传统虚拟机与容器轻量、灵活、弹性的初衷背道△而驰,同时在资源利用率、运行效率上也存浪费。

                这就是云原生里面的多租户问题,其本质是容器安全问题。前几年,云厂商〓在推出Kubernetes集群服务方面进展神速,但在提供单一容器托管方面却步伐迟缓,就是因为这个问题迟迟没有解决。

                并且,多租户问题不仅仅在公有云上存在,在公司内部的私阳正天目光炯炯有云上同样存在,不同部门、团队☉的应用,理应进行强隔离,以免一个业务★出现问题影响整个公司。但过去,大家应用容器的势头很强,装作是看不到这个问题罢了。

                对于多租户问题,虽然社区逐渐有了一些解决方案,但∴因为还不太成熟,也缺乏一个标志性事件把它们推到前台。终于,2018年12月,AWS出手了。

                众所周知,AWS是云计算行业的领头羊,但在容器到云原生这波浪潮里,AWS却变储物戒指之中成了跟随者的角色,它肯定是不甘▓心的,最终,它在容器安全给出了自己的答案,重新走在了所有云厂商的前面。

                AWS的答案是Firecracker,一卐种轻量级虚拟机∑(MicroVM),这个轻量级是相对于全功能虚拟机来说的,后者的代表战武神尊可是九大分身是QEMU,号称能模拟所有硬件设备。Firecracker将能省的地方都省了,最终留下一个极其精巧的运行时,只保护该保护的地方。

                从性能上来讲,Firecracker和容器已经很接近了,它最初的意图就是为AWS的Serverless服务Lambda提供保护,性能必☆须要跟上;从安全上来讲,在该保护的地方,它提供的是虚拟机级别的保护,无论是来自内那妙用部和外部的漏洞和攻击都能防护。

                AWS还推出了Firecracker的containerd实现,这意味着可以用标准容器的方法来驱动Firecracker,说明用虚拟〖机来解决容器安全这条道路是可行的。

                但是,AWS有自己的一套完整生态跟死神镰刀合为一体,Firecracker也是这个生态的一部分,虽然它开源了,社区并不能做到开箱即ω 用,与Kubernetes有一些不兼容的地方。

                这时,就轮到Kata Containers出场了。

                面向云原生的ω虚拟化

                Kata Containers的前身是Hyper runV和Intel Clear Container,这两者都试图用虚拟化的技术来解】决容器安全问题。

                两者都是2015年5月布的,后来发现彼此技术路径差不多,两边的创始人聚到一起一合计,要不合并吧,于是Kata Containers就诞生了。

                当时,正遭遇Kubernetes和CNCF强劲攻势○的OpenStack基金会,一眼看出了Kata Containers的应用潜力,于是在将战略改为面向开放基础设施的同时,将Kata Containers接纳为第二个顶级开放易水寒惊恐了基础设施项目,与OpenStack同级。

                但是,Kata Containers在诞生后一︾段时间里,却并不受社区的开发人员看好。

                其重要原因有二,第一个是,Kata虽然从第一天〗就将与Kubernetes集成作为最优看着先目标,但Kubernetes早期版本只考虑了如何运行容∏器,要让Kubernetes支持非容器技术需要额外做一些功夫,当时runC容器还如日中天,让Kubernetes管理虚拟机是一个◤比较另类的做法。

                第二,Kata虽然成功地让虚拟机兼容了容器的大部分接口,但是性能太差,其中一个主要原因在于,它在底层采用了上面提到的QEMU作为对接系统接口层,而QEMU是一个包含数百万行代码、数万个文件的项目,虽然Kata努力对其进行了精黑蛇部落之中简,但带来额外的性能损耗,还是让对安全不太敏感的应用难以接受。

                事情的转机就在于AWS Firecracker的发布,当时,Firecracker只支持AWS自己的Serverless服务,但是明眼人都看得出来,Serverless都支持了,容器还远吗?Firecracker也让大家更加关注容器安全问题,Kata Containers开始受到更多的关注。

                同时,Kata也在利用包№括Firecracker在内的最新开源社区进展,进一步降低开销:比如,支持Firecracker作为部分适用场景♂的VMM,以及研发自己的rust-VMM cloud-hypervisor,又将沙箱agent替换为轻om量的rust-agent,让内存占用从十多MB降低到1.1MB,提升肉眼可见,并且,这个开销已→经可以接受。

                另一方面,在Kata Containers和社区的推动下,Kubernetes开始接受安震动全容器了,在Kubernetes里运行Kata不再需要做额外处理。

                在Kata Containers的两周年之际,它给自己的定¤义是面向云原生的虚拟化。

                之所以要强调虚拟化,是因为它的本质是用的虚拟化技术,但与传统虚拟化相比,Kata Containers走的是一个完全不同的发展方向,是适合云原生场景下的虚拟化。

                但是为什么又叫它安全容器呢?现在回到我们开头介绍的多租户问题,使用Kata Containers后,当々你启动一个容器,实际上是启动了一个虚拟机,但这个虚∩拟机的功能、生命周期、性能表现都和容器一模一样。

                鸭子测试说,如果一个动物走路◥像鸭子、说话像鸭子、长得像鸭子、啄食也像鸭子,那么我们就认为它是一完全可以抵挡三皇只鸭子。放到Kata Containers也一样。

                Docker自身的☆技术路线,无法很好地解决安全问题,所以当CRI和安全容器出现之后,它的商业化探索已经注定不会有太好结局。

                Kata Containers与安全容器的未来

                软件世界里有很多不确定性,但我们可以确定的是,安全问题ㄨ一定会发生。

                那么,如何应对安全问题呢?Linus说过这样一句话:

                安全问题的唯一正解在于允许那些(导致安全问题的)Bug发生,但通过额外的隔何林低声苦笑离层来阻挡住它们。

                —— LinuxCon NA 2015, Linus Torvalds

                要一劳永逸地解决容器安全问题,可能唯有为其添加额外的隔离层,这也是Kata Containers的思路。

                值得一№提的是,安全容器并不是只有Kata Containers和Firecracker这一条路线,Google推出的gVisor是另一条路线,它是一个更纯粹的隔离层,上层应用对系统的所有访问都经过隔离层处理后,再将其中少数请求交给宿主机响应。

                Kata Containers经过两年耕耘,业屠戮界开始逐渐跟进,比如百度智能云,在函数计算、容器服务、边缘计算等方面开始尝试。

                2019年,Kata Containers创始人加入蚂蚁金服,蚂蚁并未干涉Kata Containers的发展路线,Kata仍是社区主导的开源项目,Kata Containers也开始在蚂蚁和阿里内部逐渐落地。

                Kata Containers未来仍会继续优⌒ 化其性能,当然,更重要的是,容器和虚拟机就像是一座天平◤的两端,Kata Containers需要不断地摸索,去找到那个平衡点。

                AWS已经证明了安全容器是公有云落■地Serverless的关键技术之一,与之类似,边缘计算也将成为安全容器的典型应用场景。

                随着AWS以及各家云厂商的跟进,可以预见,2020年将迎来安全容器落地的爆发。

                Kata Containers项目地址:

                参考文章:

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                关键词:Docker容器

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