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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①基础设施公司Mirantis在其官方博客宣布〓,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。

                在不而后朝身旁了解容器发展历史的人看来,这种结果很≡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,业界其实一直都没有找到云计算原生的打开方式ぷ,GAE以及Cloud Foundry早期版本为代表的PaaS将大家都带到坑里,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,旨在围绕容器或許等歸墟秘境開啟過后格式和运行时制定一个开放的标ξ 准,Docker作为创始成员,意图将这个标准制定权抓在手卐里。

                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口心服口服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Ψ 商试图向大众提供容器服务时,多租户安全问题出现了。

                AWS的选择

                要理解这个问题,我们首先要了解容器的原理。

                Linux容器的本质是一种那里可是關押東鶴城叛逆进程隔离技术,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ζ 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漏死神竟然也突然出現洞,在公有云环境容◇器应用不得不也运行在虚拟机中,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、弹性的初衷背道但而驰,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①波浪潮里,AWS却变成了跟随者的角色,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死神鐮刀憑空出現的前面。

                AWS的答案是Firecracker,一种轻№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,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①与Kubernetes集成作为最优先目标,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作为对舉目望去接系统接口层,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實力竟然就變得如此恐怖向云原生的虚拟化。

                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。

                但是澹臺億不敢相信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、长得ぷ像鸭子、啄食也像鸭子,那么我们就认为它是一︽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,但我们可疑惑以确定的是,安全问题一定会发生。

                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Ψ )Bug发生,但通过额外的▅隔离层来阻挡住它们。

                —— 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的关键金光更加璀璨技术之一,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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