学习Docker的User Namespace-白红宇

本文假设你已经了解了Linux Container，CGroup和基本的Namespace概念。

User Namespace是Linux 3.8新增的一种namespace，用于隔离安全相关的标识和属性。使用了user namespace之后，进程在namespace内部和外部的uid/gid可以不一样，常用来实现这种效果：进程在namespace外面是一个普通用户，但是在namespace里是root(uid=0)，也就是进程在这个namespace里拥有所有的权限，在namespace外面只有普通用户的权限了。

既然都是解决安全方面问题的，就不得不提另外两个Linux安全方面的功能，另外两个常用的是capabilities和LSM （Linux Security Module），其中capabilities和User Namespace关系密切。通过调用带CLONE_NEWUSER参数的clone方法创建的子进程，自动拥有新User Namespace里所有capabilities。另外，进程通过unshare创建一个新的User Namespace，或者通过setns加入一个已有的Namespace，都自动获取对应User Namespace里所有的capabilities。如果接下来进程通过execve启动了新程序，就要按照capabilities计算规则重新计算新进程的capabilities。

先看一个例子 (from

#define _GNU_SOURCE#include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       #include 
       
        #include 
        
         #include 
         
          #include 
          
           #include 
           
            #include 
            
             #include 
             
               #define STACK_SIZE (1024 * 1024) static char container_stack[STACK_SIZE];char* const container_args[] = { "/bin/bash", NULL}; int pipefd[2]; void set_map(char* file, int inside_id, int outside_id, int len) { FILE* mapfd = fopen(file, "w"); if (NULL == mapfd) { perror("open file error"); return; } fprintf(mapfd, "%d %d %d", inside_id, outside_id, len); fclose(mapfd);} void set_uid_map(pid_t pid, int inside_id, int outside_id, int len) { char file[256]; sprintf(file, "/proc/%d/uid_map", pid); set_map(file, inside_id, outside_id, len);} void set_gid_map(pid_t pid, int inside_id, int outside_id, int len) { char file[256]; sprintf(file, "/proc/%d/gid_map", pid); set_map(file, inside_id, outside_id, len);} int container_main(void* arg){ printf("Container [%5d] - inside the container!\n", getpid()); printf("Container: eUID = %ld; eGID = %ld, UID=%ld, GID=%ld\n", (long) geteuid(), (long) getegid(), (long) getuid(), (long) getgid()); /* 等待父进程通知后再往下执行（进程间的同步） */ char ch; close(pipefd[1]); read(pipefd[0], &ch, 1); printf("Container [%5d] - setup hostname!\n", getpid()); //set hostname sethostname("container",10); //remount "/proc" to make sure the "top" and "ps" show container's information mount("proc", "/proc", "proc", 0, NULL); execv(container_args[0], container_args); printf("Something's wrong!\n"); return 1;} int main(){ const int gid=getgid(), uid=getuid(); printf("Parent: eUID = %ld; eGID = %ld, UID=%ld, GID=%ld\n", (long) geteuid(), (long) getegid(), (long) getuid(), (long) getgid()); pipe(pipefd); printf("Parent [%5d] - start a container!\n", getpid()); int container_pid = clone(container_main, container_stack+STACK_SIZE, CLONE_NEWUTS | CLONE_NEWPID | CLONE_NEWNS | CLONE_NEWUSER | SIGCHLD, NULL); printf("Parent [%5d] - Container [%5d]!\n", getpid(), container_pid); //To map the uid/gid, // we need edit the /proc/PID/uid_map (or /proc/PID/gid_map) in parent //The file format is // ID-inside-ns ID-outside-ns length //if no mapping, // the uid will be taken from /proc/sys/kernel/overflowuid // the gid will be taken from /proc/sys/kernel/overflowgid (container_pid, 0, uid, 1); set_gid_map(container_pid, 0, gid, 1); printf("Parent [%5d] - user/group mapping done!\n", getpid()); /* 通知子进程 */ close(pipefd[1]); waitpid(container_pid, NULL, 0); printf("Parent - container stopped!\n"); return 0;}

上面的例子创建了一个子进程，其中包含了UTS, PID, MOUNT和USER Namespace。编译并且运行上面的代码

gcc -Wall u.csudo /sbin/setcap all+eip a.out./a.out

运行效果如下

Screen_Shot_2016_04_17_at_7_12_21_PM

可以看到，在container内部已经是root了。非常神奇的是，原来uid=1000的文件，在container内部自动显示成uid=0，原来uid=0的，自动变成uid=65534 (nobody)，很完美。

代码中关键的部分在set_uid_map中，要设置新创建User Namespace和Parent User Namespace（这里例子中是系统默认的Namespace）中uid和gid的映射，只要写进程对应的两个文件即可：

/proc/PID/uid_map

/proc/PID/gid_map

这里的PID是运行在User Namespace中的进程id。写入的格式是

id-inside-ns id-outside-ns length

id-inside-ns: Namespace内部的uid/gid

id-outside-ns: Namespace外部的uid/gid

length 映射范围

有人可能主要到上面的setcap操作，这一步也很关键，创建username也需要特定的capabilities才行，为了方便，这里直接设置为all

User Namespace In Docker

待续