【摘 要】
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现有主流Serverless平台往往使用轻量级的容器技术来构建程序所需运行环境和实现不同运行环境之间的隔离。但是,平台在应用容器技术时存在两个问题:一是平台需要频繁且快速地启动容器实例,而容器镜像膨胀使得容器在启动时需预先花费大量时间下载镜像,导致容器启动时延增加,平台的性能降低。二是平台会运行成千上万的容器实例,而容器可用的系统调用膨胀使得系统调用中存在的内核漏洞更易被攻击者利用,导致平台的安全
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现有主流Serverless平台往往使用轻量级的容器技术来构建程序所需运行环境和实现不同运行环境之间的隔离。但是,平台在应用容器技术时存在两个问题:一是平台需要频繁且快速地启动容器实例,而容器镜像膨胀使得容器在启动时需预先花费大量时间下载镜像,导致容器启动时延增加,平台的性能降低。二是平台会运行成千上万的容器实例,而容器可用的系统调用膨胀使得系统调用中存在的内核漏洞更易被攻击者利用,导致平台的安全性降低。已有只使用动态或静态分析方式的裁剪工作,无法准确裁剪容器镜像或容器可用的系统调用。为此,本文提出了一种动态与静态分析结合的裁剪方法,准确定位了容器运行所需的文件与系统调用,大幅度提升了容器裁剪的准确性。本文的主要工作及贡献可归纳为以下两个方面:1.提出了动静结合的容器镜像裁剪方法,解决了镜像膨胀给平台带来的性能问题。在动态分析方面,使用fanotify和ptrace技术获取容器运行时访问的文件列表。在静态分析方面,基于该文件列表,使用静态方法分析其中ELF文件的dynamic段和rodata段,获取ELF文件直接依赖的文件。再基于前两者获取的文件列表,使用协同过滤算法获取文件列表内已有文件间接关联的文件。最终,动态和静态分析获取的文件列表作为容器运行需要的文件列表,并基于该文件列表重新制作镜像。在使用实际镜像的情况下,实验结果表明,本文获取的文件数量占容器真正所需文件数量的93.5%,并可以将镜像体积缩小为原来的2.7%,容器启动时延减小为原来的11.1%,同时也减小了容器的攻击面。2.提出了动静结合的容器可用系统调用裁剪方法,解决了容器可用系统调用膨胀给平台带来的安全问题。在动态分析方面,使用ptrace技术获取容器运行时发起的系统调用集合。在静态分析方面,对容器镜像裁剪方法获取的程序使用反汇编技术得到对应的反汇编文件。基于反汇编文件,根据syscall关键字获取程序直接发起的系统调用集合,根据动态链接库中函数会发起的系统调用,得到程序通过动态链接库间接发起的系统调用集合。最后,基于动态和静态分析获取的系统调用集合生成系统调用黑名单。在使用实际镜像的情况下,实验结果表明,本文可将容器可用的系统调用数量从332个减少为平均每个容器使用155个,减少了53%的系统调用,从而提升了容器的安全性。图25幅,表6个,参考文献72篇
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