すごく分かるwarden

すごく分かるWarden

岩嵜雄大
NTT Software Innovation Center
2012-07-26

NTT Software Innovation Center

Warden（ウォードン）とは

https://github.com/cloudfoundry/warden

DEA上でアプリケーションを隔離する仕組み

2012-07-26 NTT Software Innovation Center 2

Outline

 なぜWardenが必要なのか

 Wardenの動作原理


なぜWardenが必要なのか


なぜWardenが必要なのか

ユーザ権限で
動作
App App App

DEAホスト（OS)

 Appはユーザが自由に開発する
– 悪意のあるAppの可能性もある

 現在はUNIX UserによりAppを隔離


Unix Userの問題点

App App App
 脆弱性に弱い
– 特権昇格
DEAホスト（OS)

App
A
p
A
p
 他のAppの影響を受ける
– CPU、メモリ、IO、etc.
p p

DEAホスト（OS)

App App App
 情報が他Appに伝わる
– PID、CPU、メモリ、etc.
– 気持ち悪い
DEAホスト（OS)


求められるもの

App App App 制限

DEAホスト

一方通行
 App環境の隔離
 リソース制限の導入
 操作用API


FAQ
 AppごとにVM建てればいいのでは？
– パフォーマンス的に難しい

 chroot jailではダメ？
– マウントポイントしか隠ぺいできない

 LXCではダメ？
– 初期のWardenはLXCを利用していたが…
– Linuxでしか動かない
– 機能過多


Wardenの動作原理


基本方針

 コンテナ
– 環境の隔離：Namespaces
– リソース制限：Cgroups
– /sbin/init起動によるシステムコンテナ

 操作用API
– Wardenサーバがコンテナを管理
– Warden Protocl経由でサーバにアクセス


Cgroups

 Linux Kernel 2.6.24から

 プロセスをグループに分離
– メモリ使用量、CPU・IOの優先度

書いてあるよ！


Namepaces

 プロセスの名前空間を分離
– PID、Network, Mount、UTS、IPC、User
– unshare(1), clone(2)

 マウント状況も分離される
– 高級版chroot jail

 ネットワークも分離される
– 仮想NIC（veth）を使用


Wardenの概要
Warden
クライアント

②コンテナの起動
EMサーバシェル
(Ruby) スクリプト群
Linux
クラス clone.c DEA

コンテナ
①コンテナの生成
ジョブ
sshd
③ジョブの起動
OS


サーバ本体

Warden
クライアント

Linux

コンテナ
ジョブ
sshd
OS


サーバ本体

 /lib/warden

 命令を受け取ってコンテナの操作を行う
– EMがListen
– OS・環境ごとのクラスに委譲

 Linuxクラス
– シェルスクリプトに処理を委託


サーバ本体
 /lib/warden/container/linux.rb

def do_create
sh "#{env_command} #{root_path}/create.sh #{handle}", :timeout => nil
debug "container created"

write_bind_mount_commands コンテナの生成
debug "wrote bind mount commands"

sh "#{container_path}/start.sh", :timeout => nil
debug "container started"
end
コンテナの起動
（コンテナは常時起動）


シェルスクリプト部分

Warden
クライアント

Linux

コンテナ
ジョブ
sshd
OS



 /root/linux

 コンテナの生成・削除

 Skeleton
– ファイルがコンテナごとにコピーされる


シェルスクリプト部分（コンテナ生成）
 /root/linux/create.sh
# インスタンスごとのディレクトリ
target="instances/${1}"
mkdir -p instances
…
cp -r skeleton "${target}“
unshare -m "${target}"/setup.sh

– スケルトンをコピー
– マウント名前空間をunshareしてsetup.shを実行

 /root/linux/skeleton/setup.sh
– 設定を/etc内に書きだす
– /etc/ssh, /etc/init.d, /etc/hosts, etc.


シェルスクリプト部分（コンテナ起動）
 /root/linux/skeleton/start.sh

env -i unshare -n ../../../../src/clone/clone

– network名前空間をunshareしてclone.cを実行



Warden
クライアント

Linux

コンテナ
ジョブ
sshd
OS


clone.c

 /src/clone/clone.c

 システムコールによるコンテナ生成
– clone(2)


clone.c
rv = unshare(CLONE_NEWNS);
…
# clone前のフック
# コンテナ用のファイルシステムをマウントする
rv = run("./hook-parent-before-clone.sh");
…
# コンテナ内のinitプロセスを起動する
rv = parent_clone_child(h);
…
# clone後のフック
rv = run("./hook-parent-after-clone.sh");


clone.c
…
…
…


skeletonに寄り道
 /root/linux/skeleton/hook-parent-before-clone.sh
setup_fs

 /root/linux/skeleton/common.sh:setup_fs()
if [ ! -f fs ]; then
dd if=/dev/null of=fs bs=1M seek=${disk_size_mb}
…
fi
mkdir -p rootfs ${target}
mount -n -o loop fs rootfs
…
mount -n -t overlayfs -o
rw,upperdir=rootfs,lowerdir=../../base/rootfs none ${target}

– コンテナごとのファイルをループバックマウント
– OSが入っているベースにオーバーレイ
• ベースは書き込み禁止状態で共有

clone.c
…
…
…


clone.c

int parent_clone_child(clone_helper_t *h) {
…
# 名前空間分離の設定
/* Setup namespaces */
flags |= CLONE_NEWIPC;
flags |= CLONE_NEWNET;
flags |= CLONE_NEWNS;
flags |= CLONE_NEWPID;
flags |= CLONE_NEWUTS;

# start()から子プロセス起動
pid = clone(start, stack, flags, h);
…
}


clone.c

int start(void *data) {
…
rv = run(hook_before_pivot
…
rv = run(hook_after_pivot);
…
# /sbin/initをexecvpして起動完了
char * const argv[] = { "/sbin/init", "--debug", NULL };
execvp(argv[0], argv);
…
}


clone.c
…
…
…


skeletonに寄り道
 /root/linux/skeleton/hook-parent-after-clone.sh

# 新しいcgroupを作って
mkdir -p /dev/cgroup/instance-${id}
pushd /dev/cgroup/instance-${id} > /dev/null

# 上限などを決め
cat ../cpuset.cpus > cpuset.cpus
cat ../cpuset.mems > cpuset.mems

# 子プロセスに値をコピーするコールバックを呼ぶ設定
echo 1 > cgroup.clone_children
# cgroupsに現在のプロセスを登録
echo ${PID} > tasks


ジョブの起動

Warden
クライアント

Linux

コンテナ
ジョブ
sshd
OS


ファイルの送受信とコマンドの実行

 DEA用の特別な仕掛けは見当たらない
– ファイルの送受信（rsync）
– コマンドの実行（ssh）
• ジョブとして入出力を管理


ジョブの起動
def create_job(request)
user = request.privileged ? "root" : "vcap"

# -T: Never request a TTY
# -F: Use configuration from <container_path>/ssh/ssh_config
args = ["-T",
"-F", File.join(container_path, "ssh", "ssh_config"),
"#{user}@container"]
args << { :input => request.script }

child = DeferredChild.new("ssh", *args)
…


ファイルの送受信
def do_copy_in(request, response)
src_path = request.src_path
dst_path = request.dst_path

perform_rsync(src_path, "vcap@container:#{dst_path}")

nil
end

def do_copy_out(request, response)
src_path = request.src_path
dst_path = request.dst_path

perform_rsync("vcap@container:#{src_path}", dst_path)

if request.owner
sh "chown", "-R", request.owner, dst_path
end

nil
end

private

def perform_rsync(src_path, dst_path)
ssh_config_path = File.join(container_path, "ssh", "ssh_config")

# Build arguments
args = ["rsync"]
args += ["-e", "ssh -T -F #{ssh_config_path}"]
args += ["-r"] # Recursive copy
args += ["-p"] # Preserve permissions
args += ["--links"] # Preserve symlinks
args += [src_path, dst_path]

# Add option hash
args << { :timeout => nil }

sh *args
end


まとめ

 WardenはApp隔離用のコンテナ

 LinuxではCgroupsとNamespacesを使用

 サーバがコンテナの操作を行う

 ファイルを転送してコマンドを実行する


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