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1.2. 了解主机和虚拟机安全性

容器和虚拟机都提供了将主机上运行的应用程序与操作系统分开的方法。了解 OpenShift Container Platform 使用的 RHCOS 操作系统将帮助您理解主机系统如何保护容器和主机不受彼此影响。

1.2.1. 保护 Red Hat Enterprise Linux CoreOS (RHCOS) 上的容器

容器简化了将许多应用程序部署在同一主机上运行的操作,每个容器启动都使用相同的内核和容器运行时。应用程序可以归很多用户所有,并且由于是保持独立的,他们可以毫无问题地同时运行这些应用程序的不同版本甚至不兼容的版本。

在 Linux 中,容器只是一种特殊的进程,因此在很多方面,保护容器与保护任何其他运行的进程类似。运行容器的环境始于操作系统,它可以保护主机内核不受容器和主机上运行的其他进程的影响,同时还可以保护容器不受彼此的影响。

由于 OpenShift Container Platform 4.4 在 RHCOS 主机上运行,同时可选择使用 Red Hat Enterprise Linux (RHEL) 作为 worker 节点,因此以下概念将默认应用于任何已部署的 OpenShift Container Platform 集群。这些 RHEL 安全功能是确保以更加安全的方式在 OpenShift 中运行容器的核心所在:

  • Linux 命名空间支持创建特定全局系统资源的抽象集,使其显示为一个实例,独立于命名空间中的进程。因此,几个容器可以同时使用相同的计算资源,而不会产生冲突。默认情况下独立于主机的容器命名空间包括挂载表、进程表、网络接口、用户、控制组、UTS 和 IPC 命名空间。需要直接访问主机命名空间的容器需要具有升级权限才能请求该访问权限。如需了解有关命名空间类型的详细信息,请参阅 RHEL 7 容器文档中的红帽系统中的容器概述
  • SELinux 提供了额外一层安全性,可以使容器相互隔离并与主机隔离。SELinux 允许管理员为每个用户、应用程序、进程和文件实行强制访问控制 (MAC)。
  • CGroups(控制组)限制、说明和隔离一组进程的资源用量(CPU、内存、磁盘 I/O、网络等等)。CGroups 用于确保同一主机上的容器不会相互影响。
  • 安全计算模式 (seccomp) 配置集可以与容器关联来限制可用的系统调用。有关 seccomp 的详情,请参阅 OpenShift 安全性指南的第 94 页。
  • 使用 RHCOS 部署容器可最大程度缩小主机环境并根据容器进行调整,从而减少攻击面。CRI-O 容器引擎只会实现 Kubernetes 和 OpenShift 运行和管理容器所需的功能,而不像其他容器引擎一样实现面向桌面的独立功能,因此进一步减少了这一攻击面。

RHCOS 是 Red Hat Enterprise Linux (RHEL) 的一个版本,它经过特别配置,可用作 OpenShift Container Platform 集群上的 control plane (master) 和 worker 节点。因此,RHCOS 适用于高效运行容器工作负载,以及 Kubernetes 和 OpenShift 服务。

为了进一步保护 OpenShift Container Platform 集群中的 RHCOS 系统,大多数容器(除了管理或监控主机系统本身的容器外)都应以非 root 用户身份运行。要保护您自己的 OpenShift Container Platform 集群,推荐的最佳实践是降低权限级别或创建包含最少权限的容器。

1.2.2. 虚拟化和容器比较

传统虚拟化提供了另一种在相同物理主机上将应用程序环境保持独立的方法。但是,虚拟机的工作方式与容器不同。虚拟化依赖于虚拟机监控程序启动虚拟客户机 (VM),每个虚拟机都有自己的操作系统 (OS),具体表现为运行的内核、正在运行的应用程序及其依赖项。

使用 VM,虚拟机监控程序会将虚拟客户机相互隔离并与主机内核隔离。这样可减少可访问虚拟机监控程序的个人和进程,进而缩小物理服务器上的攻击面。尽管如此,仍然必须对安全性进行监控:一个虚拟客户机可能利用虚拟机监控程序的错误来获取对另一个虚拟机或主机内核的访问权限。当需要修补操作系统时,必须对所有使用该操作系统的虚拟客户机进行修补。

容器可在虚拟客户机中运行,这种方式在有些用例中可能是可取的。例如,您可能在容器中部署传统应用程序,以便将某个应用程序转移到云端。

但是,在单一主机上进行容器分离提供了一种更加轻便、灵活且易于部署的解决方案。这种部署模型特别适合云原生应用程序。容器通常比 VM 小得多,消耗的内存和 CPU 也更少。

请参阅 RHEL 7 容器文档中的 Linux 容器与 KVM 虚拟化的比较,以了解容器和虚拟机之间的差别。

1.2.3. 保护 OpenShift Container Platform

在部署 OpenShift Container Platform 时,您可以选择安装程序置备的基础架构(有多个可用的平台)或您自己的用户置备的基础架构。用户置备的基础架构可能有益于一些低级别的安全相关配置,如启用 FIPS 合规性或在第一次引导时添加内核模块。同样,用户置备的基础架构适合用于断开连接的 OpenShift Container Platform 部署。

请记住,在为 OpenShift Container Platform 进行安全增强和其他配置更改方面,应包括以下目标:

  • 尽可能保持底层节点的通用性。您需要能够快速、轻松地以指定的方式丢弃和启动类似的节点。
  • 尽可能通过 OpenShift Container Platform 管理对节点的修改,而不是对节点进行直接的一次性更改。

为实现这些目标,应该在安装过程中使用 Machine Config Operator 应用到各组节点的 MachineConfig,通过 Ignition 或更高版本进行大多数节点更改。您可以通过这种方式进行的与安全性相关的配置更改示例包括:

  • 添加内核参数
  • 添加内核模块
  • 启用 FIPS 加密支持
  • 配置磁盘加密
  • 配置 chrony 时间服务

除了 Machine Config Operator 外,还有一些其他的 Operator 可用来配置由 Cluster Version Operator (CVO) 管理的 OpenShift Container Platform 基础架构。CVO 可以为 OpenShift Container Platform 集群更新的很多方面实现自动化。