Выпуск Kata Containers 3.0 с изоляцией на основе виртуализации11.10.2022 23:30

После двух лет разработки опубликован выпуск проекта Kata Containers 3.0, развивающего стек для организации выполнения контейнеров с использованием изоляции на базе полноценных механизмов виртуализации. Проект создан компаниями Intel и Hyper путём объединения технологий Clear Containers и runV. Код проекта написан на языках Go и Rust, и распространяется под лицензией Apache 2.0. Развитие проекта курирует рабочая группа, созданная под эгидой независимой организации OpenStack Foundation, в которой участвуют такие компании, как Canonical, China Mobile, Dell/EMC, EasyStack, Google, Huawei, NetApp, Red Hat, SUSE и ZTE.

Основу Kata составляет runtime, предоставляющий возможность создавать компактные виртуальные машины, выполняемые с использованием полноценного гипервизора, вместо применения традиционных контейнеров, использующих общее ядро Linux и изолированных при помощи пространств имён и cgroups. Применение виртуальных машин позволяет добиться более высокого уровня безопасности, защищающего от совершения атак, вызванных эксплуатацией уязвимостей в ядре Linux.

Kata Containers ориентирован на интеграцию в существующие инфраструктуры контейнерной изоляции c возможностью применения подобных виртуальных машин для усиления защиты традиционных контейнеров. Проектом предоставляются механизмы для обеспечения совместимости легковесных виртуальных машины с различными инфраструктурами контейнерной изоляции, платформами оркестровки контейнеров и спецификациями, такими как OCI (Open Container Initiative), CRI (Container Runtime Interface) и CNI (Container Networking Interface). Доступны средства для интеграции с Docker, Kubernetes, QEMU и OpenStack.

Интеграция с системами управления контейнерами достигается при помощи прослойки, симулирующей управление контейнером, которая через gRPC-интерфейс и специальный прокси обращается к управляющему агенту в виртуальной машине. Внутри виртуального окружения, которое запускается гипервизором, используется специально оптимизированное ядро Linux, содержащее только минимальный набор необходимых возможностей.

В качестве гипервизора поддерживается использование Dragonball Sandbox (редакция KVM, оптимизированная для контейнеров) с инструментарием QEMU, а также Firecracker и Cloud Hypervisor. Системное окружение включает в себя демон инициализации и агент (Аgent). Агент обеспечивает выполнение определённых пользователем образов контейнера в формате OCI для Docker и CRI для Kubernetes. При использовании совместно с Docker для каждого контейнера создаётся отдельная виртуальная машина, т.е. запускаемое поверх гипервизора окружение применяется для вложенного запуска контейнеров.

Для уменьшения потребления памяти применяется механизм DAX (прямой доступ к ФС в обход страничного кэша без применения уровня блочных устройств), а для дедупликации одинаковых областей памяти применяется технология KSM (Kernel Samepage Merging), что позволяет организовать совместное использование ресурсов хост-системы и подключить к разным гостевым системам общий шаблон системного окружения.

В новой версии:

Предложен альтернативный runtime (runtime-rs), формирующий начинку контейнеров, написанный на языке Rust (ранее поставляемый runtime написан на языке Go). Runtime совместим с OCI, CRI-O и Containerd, что позволяет использовать его с Docker и Kubernetes.
Предложен новый гипервизор dragonball, основанный на KVM и rust-vmm.
Добавлена поддержка проброса доступа к GPU, используя VFIO.
Добавлена поддержка cgroup v2.
Реализована поддержка подмены настроек без изменения основного файла конфигурации через замену блоков в отдельных файлах, размещаемых в каталоге «config.d/».
В компонентах на языке Rust задействована новая библиотека для безопасной работы с файловыми путями.
Компонент virtiofsd (написан на Си) заменён на virtiofsd-rs (написан на Rust).
Добавлена поддержка sandbox-изоляции компонентов QEMU.
В QEMU для асинхронного ввода/вывода задействован API io_uring.
Для QEMU и Cloud-hypervisor реализована поддержка расширений Intel TDX (Trusted Domain Extensions).
Обновлены компоненты: QEMU 6.2.0, Cloud-hypervisor 26.0, Firecracker 1.1.0, ядро Linux 5.19.2.

Источник: http://www.opennet.ru/opennews/art.shtml? num=57904