企业Docker实施面面观

概述

当下Docker容器化的架构备受欢迎，越来越多的企业开始利用容器来构建自己的基础架构。通常是自己建立了Docker注册表，部署在服务器上安装Docker，安装Jenkins通过Docker插件Jenkins CI管道管理Docker容器。更大一点规模的则会使用K8S或者Swarm编排集群。对一个企业而言有开始尝试使用容器到逐渐深入，扩大规模要经历一系列的问题和踩坑的过程，那么如何规范化、安全的实施容器化，如何尽量避免踩坑呢?本文虫虫给列出企业尝试容器化架构需要考虑的各方各面问题，希望可以对大家有所帮助。

镜像问题

容器注册表

Docker服务都需要一个注册表(可不是我们常说的windows注册表)，Docker注册表是Docker镜像的存储和在线(Web)版本仓库(类似于代码的github仓库)。有很多公有云自有容器注册表服务，比如Docker官方的Docker Hub，很多公有云都提供自己Docker注册表服务：

除了这些公开的注册表，基于安全、网络访问速度、规范化等考虑企业维护一个自建的Docker注册表(Docker私服)也是必须的。构建Docker私服可以使用Docker官方的Distribution，它是Docker官方推出的Docker Registry 2开源产品，使用Golang开发，极大提高了安全和性能。

知名的Git服务器端Gitlab也提供了Gitlab 容器注册表，部署Gitlab企业可以直接考虑使用这个组件，实现统一管理和集成。当然除了开源的，也可以使用商用的产品的比如Vmware开源的Harbor：

企业选择容器注册表需要考虑以下问题：

• 注册表是否能集成到企业内部的身份统一系统(比如LDAP，Kerberos等)?
• 是否支持基于角色的访问控制(RBAC)?
• 统一身份认证和授权对企业来说是一个大问题。虽然快速便宜的开放的注册解决方案可以足够开发环境的构建。但是对企业线上环境，必须要考虑安全性、RBAC标准等。
• 是否有加速镜像的方法?
• 镜像是要有区别对待的。有些是快速、功能全，但是可能杂乱的的开发环境镜像，他们不需要首要考虑正确性;而线上的镜像则是要注重安全和性能和正确防护。企业要对这些镜像分类，并且在注册表中通过实例管理流程或用标签强制执行。
• 是否与其他Artefact包管理架构保持良好的一致性?

企业可能已经有包文件库，内部的Artefact存储等(比如maven，npm，Gitlab等)。在理想的架构中，容器注册表应该是它的一个功能。如果架构上是分开的，那么久要考虑两者的集成和管理开销。

镜像扫描

这是很重要的部分。当镜像上传到自建容器注册表时，需要检查它们是否符合标准。例如，检查诸如此类的问题：

• bash版本是否存在破壳漏洞?
• ssl库是不是过时了?
• 该镜像是否基于一个不安全或不可接受的基本镜像(Base Image)?
• 是否存在有漏洞的或者过时库(Strus 2)和工具?
• 等等

可以通过静态镜像分析来检查这些问题。我们需要注意的是，这些扫描可能不是十全十美的，可能会错过一些非常明显漏洞，所以它也不是解决一切安全问题的灵丹妙药，而是一种必要的手段，特别非常适合用解决：

• 防止恶意攻击者注入木马?
• 在企业范围了，统一规范标准?
• 快速发现和修补已知的和标准CVE漏洞?

这些问题是组成了镜像扫描评估的基础，当然也需要考虑集成的成本。常见的镜像扫描工具有Clair，Anchore，OpenSCAP，Dockerscan等。

镜像构建

如何构建镜像?企业要支持哪些构建方法?如何将这些方组合在一起?

Dockerfiles最常用标准的方法之一，也可以使用S2I，Docker +Chef/Puppet/Ansible，甚至是手工方法构建。

使用那种CM(配置管理，如果已经使用的话)工具管理。

是否可以重复使用标准治理流程来和配置管理交互?

任何人都可以构建镜像吗?

业界的经验表明Dockerfile方法是一个使用广泛而且通用的方法，而且具有大量的社区文档和问题反馈支持。尝试更复杂的CM工具用来符合VM的公司标准的则通常有一定实施门槛。通过S2I或Chef/Puppet/Ansible方法则更加便捷，也能很好的实现代码(playbook)重用。

镜像完整

需要确保系统上运行的镜像在从构建到运行之间没有被篡改过。

是否可以使用安全密钥来对镜像进行签名?

是否有可以重复使用的密钥库?

密钥库可以与选择的工具集成吗?

即使Docker流行了很多年，镜像的完整性仍然是一个新兴领域。很多的供应商的对此还持观望态度。 Docker 公司在这方面做了一些有益的工作，比如Notary(Docker开源签名解决方案,已经转到CNCF基金会下)在Docker企业数据中心产品之外部署。

第三方镜像

如果希望使用一键部署，那么供应商的镜像则可以直接使用。

是否拥有验证供应商镜像的管理流程?

我们不光需要知道镜像是否安全，还需要知道谁可以在必要时更新镜像?

这些镜像可被其他镜像重用么?

这里有潜在的许可问题。是否有办法阻止其他项目/团队重用镜像?

是否强制要求运行于特定的环境(例如DMZ)?

Docker是否可以在这些环境中使用?

例如许多网络级应用程序运行在网络设备类似环境，并且需要认证，所以，它必须与其他容器或项目工作环境隔离。是否有可能在这些环境中运行镜像，需要考虑。

SDLC

如果企业已经实施了软件开发生命周期(SDLC)流程，那么就要考虑Doc​​ker和它适应的问题：

• 如何处理补丁?
• 如何识别哪些镜像需要更新?
• 如何更新它们?
• 如何通知团队更新?
• 如果他们不及时更新，如何强制他们更新?

该问题与上面已经提到的镜像扫描方案密切相关。可能需要在某些时候考虑将其与现有SDLC流程集成。

密码管理

在实施中数据库密码等信息需要传递到容器中。可以通过构建时(不建议)或运行时来完成该项工作。

如何在容器内管理密码?

是否对密码信息的使用进行了审核/跟踪并确保安全?

和镜像签名一样，密码管理也是一个仍在快速变化的新兴领域。业界有OpenShift/Origin与Hashicorp Vault等现有集成解决方案。Docker Swarm等核心组件中也有对密码管理的支持，Kubernetes 1.7加强了其密码安全功能。

基础镜像

如果在企业中运行Docker，则可能需要在公司范围内强制使用基础镜像：

• 该基本镜像应该包含哪些内容?
• 应该使用哪种标准工具?
• 谁负责管理集成镜像?
• 需要提前准备好很多关于基本镜像的问题。另外开发人员非常注重镜像的精简。

安全和审计

root权限

默认情况下，访问docker命令(特别是访问Docker UNIX套接字)需要机器root权限。对于生产环境中的来说，这是不可能接受的。需要回答以下问题：

• 谁(组)有权能够运行docker命令?
• 怎么管理这些有运行权限的人员?
• 如何控制可运行的内容?

这些都有解决方案，但它们相对较新，通常是其他更大解决方案的一部分。

例如，OpenShift具有强大的RBAC控制功能，但需要购买整个平台。Twistlock和Aquasec这样的容器安全工具提供了一种管理这些工具的方法，可以考虑集成他们。

运行时监控

企业可能希望能够确定线上容器运行情况。

如何知道线上运行了哪些容器?

这些运行中的容器，怎样容器注册表?怎么关联的，怎么在容器注册表中管理的?

启动以后，容器都更改过哪些关键性的文件?

同样，这还有其他一些问题，这些构成Docker基础运行策略。在这方面另一个经常被供应商提起的功能是异常检测。安全解决方案提供了诸如花哨的机器学习的解决方案，声称可以通过学习容器该做什么，并对可能的异常活动发出告警。例如连接到与应用程序无关的外部应用程序的端口。虽然听起来不错，但是需要考虑一下如何运维他们。一般来说可能会有大量的误报，需要大量调整和回归验证的，是否有人力和资金来维持运维，是问题的关键。

审计

当发生问题后，我们需要知道发生了什么。在物理和虚拟机的架构体系中，有很多安全措施来协助故障调查。而Docker容器的体系下，有可能是一个没有"黑匣子记录"的。

能马上查询出谁在运行容器吗?

能马上查询出谁构建了了容器吗?

要删除容器时，能快速确定该容器的作用吗?

要删除容器时，能确定改容器可能做了什么吗?

在这个问题上，我们可能希望强制使用特定的日志系统解决方案，以确保有关系统活动的信息在容器实例中保持不变。Sysdig的Falco(目前已经转到CNCF基金会下)是容器安全监控和审计领域一个有趣，很有前途的工具。

运维

日志

应用程序日志记录是企业关注的问题之一：

• 容器是否记录了操作所需的内容?
• 日志是否遵循企业日志标准?
• 日志记录在什么地方?

容器的日志可能与传统机器部署有着非常不同的模式。日志存储空间可能要支持横向扩展，可能需要增加存储等。

容器编排

为了让容器可以迅速随着业务扩展和变更迭代，就需要编排系统来统一管理。

选择的编排架构是否和Docker基础架构的其他部分可以很好的适应?

是想使用一个与主流架构相悖的编排架构，还是追随主流呢?

Kubernetes目前看来是赢得编排系统的市场。选择非Kubenetes的架构可能需要找出充分的理由。

操作系统

企业线上操作系统远落后于最新的版本和最通用的版本。

线上的标准操作系统是否能够支持Docker所有最新功能?

例如，一些编排系统和Docker本身需要的内核版本或软件包可能比所能支持的新很多，这可能是一个非常棘手的问题。

系统软件包管理默认支持的Docker版本是多少?

Docker版本之间可能会存在明显差异(比如，1.10是一个很大的差异)，我们需要关注这些差异的细节。发行版提供的Docker(或者说'Moby'版本)之间也存在差异，这个影响很大。比如，RedHat的二进制docker包请求的顺序RedHat的注册表排在Docker Hub之前。

开发

开发环境

开发人员往往会要求系统管理权限。如何控制他们权限?

一个比较好的做法是可以为开发人员提供一个VM，让他们在本地进行Docker构建，或者只运行docker客户端，而将Docker服务端运行在统一服务器上。

他们的客户端是否与部署环境保持一致?

如果他们的桌面上使用的是docker-compose，他们可能会很反感在UAT和生产中切换到Kubernetes pod。

CI/CD

Jenkins是最受欢迎的CI工具，但是还有其他流行的替代方案，例如TeamCity，Gitlab CI等

Docker引入很多开发人员渴望使用的插件。其中很多都没有考虑到安全性，甚至可能与其他插件存在兼容性的问题。

你CI/CD插件的策略是什么?

你准备好开启一大堆新良莠不齐的插件了吗?

CI流程是否适合短暂Jenkins实例以及持久的，受支持的实例?

基础设施

共享存储

Docker的核心是使用独立于运行容器的卷，其中存储持久数据。

共享存储容易配置吗?

NFS服务有其局限性，但已经成熟，并且在大型组织中通常得到很好的支持。

共享存储支持是否可以满足业务增加的需求?

是否需要跨部署位置提供共享存储?

你可能拥有多个数据中心和/或云提供商。所有这些地点是否可以互相交互?他们需要交互吗?

网络

企业通常拥有自己喜欢的软件定义网络(SDN)解决方案，如Nuage，或新的方案比如Calico。

你是否有规定的SDN解决方案?

它如何与你选择的解决方案相互作用?

SDN交互是否可能会导致出现问题?

aPaaS

拥有像OpenShift或Tutum Cloud这样的aPaaS可以通过集中化支持Docker运行的上下文来解决上述许多问题。

你是否考虑过使用aPaaS?

云供应商

如果你使用的是亚马逊或谷歌，阿里云等云提供商：

如何在云供应商上提供镜像和运行容器?

是否希望将Docker解决方案与云供应商的产品联系起来，或者让他们与云供应商无关?

解决方案选择时要注意的事项

有两种方法可以选择。一种方法是使用单个供应商的整体统一架构。还有一种方法是使用多个供应商的各个优势产品，然后拼凑集成为一个企业方案。

方法一的，好处是：

• 统一管理，统一认证。
• 减少集成工作量和开销。
• 交付更快。
• 可以享受来自供应商的更大承诺和关注。
• 可能对产品方向的影响
• 更易于管理。

单一供应商解决方案通常要求按照节点付款，可能导致成本费用很高，而且后续更换需要承受巨大损失，也会限制内部的架构。

拼凑集成方案的好处有：

• 可以更具企业需求，用不同的速率提供更灵活的解决方案
• 集众家之长，可以让你少踩坑，少犯错误，有问题可以随时调整更换工具。
• 从从长远来看更加批恩一便宜，而且不会被 "锁定"到某家供应商上，不仰人鼻息，被人敲诈，吊死在一棵树上。