如何在容器中进行抓包?一篇文章搞懂其原理!

日期:2022-09-28 23:09:37     阅读量:3122

nsenter 命令是一个可以在指定进程的命令空间下运行指定程序的命令。它位于 util-linux 包中。

用途

一个最典型的用途就是进入容器的网络命令空间。相当多的容器为了轻量级,是不包含较为基础的命令的,比如说ip addresspingtelnetsstcpdump等等命令,这就给调试容器网络带来相当大的困扰:只能通过 docker inspect ContainerID 命令获取到容器 IP,以及无法测试和其他网络的连通性。这时就可以使用 nsenter 命令仅进入该容器的网络命名空间,使用宿主机的命令调试容器网络。

此外,nsenter 也可以进入mntutsipcpiduser命令空间,以及指定根目录和工作目录。

使用

首先看下 nsenter 命令的语法:

nsenter [options] [program [arguments]]
options:-t, --target pid:指定被进入命名空间的目标进程的pid-m, --mount[=file]:进入mount命令空间。如果指定了file,则进入file的命令空间-u, --uts[=file]:进入uts命令空间。如果指定了file,则进入file的命令空间-i, --ipc[=file]:进入ipc命令空间。如果指定了file,则进入file的命令空间-n, --net[=file]:进入net命令空间。如果指定了file,则进入file的命令空间-p, --pid[=file]:进入pid命令空间。如果指定了file,则进入file的命令空间-U, --user[=file]:进入user命令空间。如果指定了file,则进入file的命令空间-G, --setgid gid:设置运行程序的gid-S, --setuid uid:设置运行程序的uid-r, --root[=directory]:设置根目录-w, --wd[=directory]:设置工作目录
如果没有给出program,则默认执行$SHELL。

示例:

运行一个 nginx 容器,查看该容器的 pid:

[root@staight ~]# docker inspect -f {{.State.Pid}} nginx5645

然后,使用 nsenter 命令进入该容器的网络命令空间:

[root@staight ~]# nsenter -n -t5645[root@staight ~]# ip addr1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00    inet 127.0.0.1/8 scope host lo       valid_lft forever preferred_lft forever18: eth0@if19: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default     link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0    inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0       valid_lft forever preferred_lft forever

进入成功~

在 Kubernetes 中,在得到容器 pid 之前还需获取容器的 ID,可以使用如下命令获取:

[root@node1 test]# kubectl get pod test -oyaml|grep containerID  - containerID: docker://cf0873782d587dbca6aa32f49605229da3748600a9926e85b36916141597ec85

或者更为精确地获取 containerID :

[root@node1 test]# kubectl get pod test -o template --template='{{range .status.containerStatuses}}{{.containerID}}{{end}}'docker://cf0873782d587dbca6aa32f49605229da3748600a9926e85b36916141597ec85

原理

namespace

namespace 是 Linux 中一些进程的属性的作用域,使用命名空间,可以隔离不同的进程。

Linux在不断的添加命名空间,目前有:

  • mount挂载命名空间,使进程有一个独立的挂载文件系统,始于Linux 2.4.19

  • ipcipc命名空间,使进程有一个独立的ipc,包括消息队列,共享内存和信号量,始于Linux 2.6.19

  • utsuts命名空间,使进程有一个独立的hostname和domainname,始于Linux 2.6.19

  • netnetwork命令空间,使进程有一个独立的网络栈,始于Linux 2.6.24

  • pidpid命名空间,使进程有一个独立的pid空间,始于Linux 2.6.24

  • useruser命名空间,是进程有一个独立的user空间,始于Linux 2.6.23,结束于Linux 3.8

  • cgroupcgroup命名空间,使进程有一个独立的cgroup控制组,始于Linux 4.6

Linux 的每个进程都具有命名空间,可以在 /proc/PID/ns 目录中看到命名空间的文件描述符。
[root@staight ns]# pwd/proc/1/ns[root@staight ns]# lltotal 0lrwxrwxrwx 1 root root 0 Sep 23 19:53 ipc -> ipc:[4026531839]lrwxrwxrwx 1 root root 0 Sep 23 19:53 mnt -> mnt:[4026531840]lrwxrwxrwx 1 root root 0 Sep 23 19:53 net -> net:[4026531956]lrwxrwxrwx 1 root root 0 Sep 23 19:53 pid -> pid:[4026531836]lrwxrwxrwx 1 root root 0 Sep 23 19:53 user -> user:[4026531837]lrwxrwxrwx 1 root root 0 Sep 23 19:53 uts -> uts:[4026531838]

clone

clone 是 Linux 的系统调用函数,用于创建一个新的进程。

clone 和 fork 比较类似,但更为精细化,比如说使用 clone 创建出的子进程可以共享父进程的虚拟地址空间,文件描述符表,信号处理表等等。不过这里要强调的是,clone 函数还能为新进程指定命名空间。

clone的语法:
#define _GNU_SOURCE#include <sched.h>
int clone(int (*fn)(void *), void *child_stack, int flags, void *arg, ... /* pid_t *ptid, void *newtls, pid_t *ctid */ );

其中 flags 即可指定命名空间,包括:

  • CLONE_NEWCGROUP:cgroup

  • CLONE_NEWIPC:ipc

  • CLONE_NEWNET:net

  • CLONE_NEWNS:mount

  • CLONE_NEWPID:pid

  • CLONE_NEWUSER:user

  • CLONE_NEWUTS:uts

使用示例:

pid = clone(childFunc, stackTop, CLONE_NEWUTS | SIGCHLD, argv[1]);

setns

clone 用于创建新的命令空间,而 setns 则用来让当前线程(单线程即进程)加入一个命名空间。
语法:
#define _GNU_SOURCE             /* See feature_test_macros(7) */#include <sched.h>
int setns(int fd, int nstype);
fd参数是一个指向一个命名空间的文件描述符,位于/proc/PID/ns/目录。
nstype指定了允许进入的命名空间,一般可设置为0,表示允许进入所有命名空间。

因此,往往该函数的用法为:

  1. 调用setns函数:指定该线程的命名空间。

  2. 调用execvp函数:执行指定路径的程序,创建子进程并替换父进程。

这样,就可以指定命名空间运行新的程序了。

代码示例:

#define _GNU_SOURCE#include <fcntl.h>#include <sched.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>
#define errExit(msg) do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); \ } while (0)
intmain(int argc, char *argv[]){ int fd;
if (argc < 3) { fprintf(stderr, "%s /proc/PID/ns/FILE cmd args...\n", argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); }
fd = open(argv[1], O_RDONLY); /* Get file descriptor for namespace */ if (fd == -1) errExit("open");
if (setns(fd, 0) == -1) /* Join that namespace */ errExit("setns");
execvp(argv[2], &argv[2]); /* Execute a command in namespace */ errExit("execvp");}

使用示例:

./ns_exec /proc/3550/ns/uts /bin/bash

nsenter

那么,最后就是 nsenter 了,nsenter 相当于在setns的示例程序之上做了一层封装,使我们无需指定命名空间的文件描述符,而是指定进程号即可。

指定进程号PID以及需要进入的命名空间后,nsenter会帮我们找到对应的命名空间文件描述符/proc/PID/ns/FD,然后使用该命名空间运行新的程序。


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