理解 Docker 容器中的 uid 和 gid

默认情况下,容器中的进程以 root 用户权限运行,并且这个 root 用户和宿主机中的 root 是同一个用户。听起来是不是很可怕,因为这就意味着一旦容器中的进程有了适当的机会,它就可以控制宿主机上的一切!本文我们将尝试了解用户名、组名、用户 id(uid)和组 id(gid)如何在容器内的进程和主机系统之间映射,这对于系统的安全来说是非常重要的。说明:本文的演示环境为 Ubuntu 16.04(下图来自互联网)。

理解 Docker 容器中的 uid 和 gid

先来了解下 uid 和 gid

uid 和 gid 由 Linux 内核负责管理,并通过内核级别的系统调用来决定是否应该为某个请求授予特权。比如当进程试图写入文件时,内核会检查创建进程的 uid 和 gid,以确定它是否有足够的权限修改文件。注意,内核使用的是 uid 和 gid,而不是用户名和组名
简单起见,本文中剩下的部分只拿 uid 进行举例,系统对待 gid 的方式和 uid 基本相同。

很多同学简单地把 docker 容器理解为轻量的虚拟机,虽然这简化了理解容器技术的难度但是也容易带来很多的误解。事实上,与虚拟机技术不同:同一主机上运行的所有容器共享同一个内核(主机的内核)。容器化带来的巨大价值在于所有这些独立的容器(其实是进程)可以共享一个内核。这意味着即使由成百上千的容器运行在 docker 宿主机上,但内核控制的 uid 和 gid 则仍然只有一套。所以同一个 uid 在宿主机和容器中代表的是同一个用户(即便在不同的地方显示了不同的用户名)。
注意,由于普通的用来显示用户名的 Linux 工具并不属于内核(比如 id 等命令),所以我们可能会看到同一个 uid 在不同的容器中显示为不同的用户名。但是对于相同的 uid 不能有不同的特权,即使在不同的容器中也是如此。

如果你已经了解了 Linux 的 user namespace 技术,参考《Linux Namespace : User》,你需要注意的是到目前为止,docker 默认并没有启用 user namesapce,这也是本文讨论的情况。笔者会在接下来的文章中介绍如何配置 docker 启用 user namespace。

容器中默认使用 root 用户

如果不做相关的设置,容器中的进程默认以 root 用户权限启动,下面的 demo 使用 ubuntu 镜像运行 sleep 程序:

$ docker run -d  --name sleepme ubuntu sleep infinity

注意上面的命令中并没有使用 sudo。笔者在宿主机中的登录用户是 nick,uid 为 1000:

理解 Docker 容器中的 uid 和 gid

在宿主机中查看 sleep 进程的信息:

$ ps aux | grep sleep

sleep 进程的有效用户名称是 root,也就是说 sleep 进程具有 root 权限。
然后进入容器内部看看,看到的情况和刚才一样,sleep 进程也具有 root 权限:

那么,容器内的 root 用户和宿主机上的 root 用户是同一个吗?
答案是:是的,它们对应的是同一个 uid。原因我们在前面已经解释过了:整个系统共享同一个内核,而内核只管理一套 uid 和 gid。

其实我们可以通过数据卷来简单的验证上面的结论。在宿主机上创建一个只有 root 用户可以读写的文件:

 

理解 Docker 容器中的 uid 和 gid

然后挂载到容器中:

$ docker run --rm -it -w=/testv -v $(pwd)/testv:/testv ubuntu

在容器中可以读写该文件:

我们可以通过 Dockerfile 中的 USER 命令或者是  docker run 命令的 --user 参数指定容器中进程的用户身份。下面我们分别来探究这两种情况。

在 Dockerfile 中指定用户身份

我们可以在 Dockerfile 中添加一个用户 appuser,并使用 USER 命令指定以该用户的身份运行程序,Dockerfile 的内容如下:

FROM ubuntu
RUN useradd -r -u 1000 -g appuser
USER appuser
ENTRYPOINT ["sleep", "infinity"]

编译成名称为 test 的镜像:

$ docker build -t test .

理解 Docker 容器中的 uid 和 gid

用 test 镜像启动一个容器:

$ docker run -d --name sleepme test

在宿主机中查看 sleep 进程的信息:

理解 Docker 容器中的 uid 和 gid

这次显示的有效用户是 nick,这是因为在宿主机中,uid 为 1000 的用户的名称为 nick。再进入到容器中看看:

$ docker exec -it sleepme bash

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