容器隔离机制¶

1. Namespace隔离机制¶

Docker利用Linux内核的Namespace技术实现容器的隔离。Namespace为容器提供了独立的进程、网络、文件系统等视图，确保容器之间的资源互不干扰。以下是常见的Namespace类型及其作用：

• PID Namespace：为容器提供独立的进程ID空间，容器内的进程无法看到主机或其他容器的进程。
• Mount Namespace：为容器提供独立的文件系统挂载点，容器内的文件系统与主机隔离。
• UTS Namespace：为容器提供独立的主机名和域名，容器可以拥有与主机不同的主机名。
• IPC Namespace：为容器提供独立的进程间通信（IPC）资源，如消息队列、信号量等。
• Network Namespace：为容器提供独立的网络栈，包括网络接口、IP地址、路由表等。
• User Namespace：为容器提供独立的用户和用户组ID空间，增强容器的安全性。

2. Cgroups资源限制¶

Cgroups（Control Groups）是Linux内核提供的资源管理机制，用于限制、记录和隔离进程组的资源使用。Docker通过Cgroups实现对容器的资源限制，确保容器之间的资源分配公平性。以下是Cgroups的主要功能：

• CPU限制：通过cpu.cfs_quota_us和cpu.cfs_period_us参数限制容器的CPU使用率。
• 内存限制：通过memory.limit_in_bytes参数限制容器的内存使用量。
• 磁盘I/O限制：通过blkio.throttle.read_bps_device和blkio.throttle.write_bps_device参数限制容器的磁盘I/O速率。
• 资源统计：Cgroups可以记录容器的资源使用情况，如CPU时间、内存使用量等。

3. 容器隔离的实现原理¶

Docker通过runc工具调用Linux内核的Namespace和Cgroups实现容器的隔离。以下是容器启动时的关键步骤：

1. 创建Namespace：runc在容器启动时创建新的Namespace，确保容器拥有独立的进程、网络、文件系统等视图。
2. 配置Cgroups：runc根据Docker的配置参数，为容器创建Cgroups并设置资源限制。
3. 启动容器进程：runc在配置好的Namespace和Cgroups中启动容器的主进程。

4. 隔离机制的安全性¶

尽管Namespace和Cgroups提供了强大的隔离能力，但在安全性方面仍存在一些局限性。以下是常见的安全问题及解决方案：

• Namespace逃逸：某些情况下，容器可能通过共享内核漏洞逃逸到主机。可以通过启用User Namespace增强容器的安全性。
• Cgroups资源耗尽：恶意容器可能通过耗尽主机资源导致系统崩溃。可以通过设置严格的资源限制和使用oom_kill机制防止资源耗尽。
• 增强安全性：可以通过SELinux、AppArmor等工具进一步增强容器的安全性，限制容器的系统调用和文件访问权限。