一次 Docker 鏡像的逆向工程

這要從一次諮詢的失誤說起：政府組織 A 讓政府組織 B 開發一個 Web 應用程序。政府機構 B 把部分工作外包給某個人。後來，項目的託管和維護被外包給一家私人公司 C。C 公司發現，之前外包的人（已經離開很久了）構建了一個自定義的 Docker 鏡像，並將其成為系統構建的依賴項，但這個人沒有提交原始的 Dockerfile。C 公司有合同義務管理這個 Docker 鏡像，可是他們他們沒有源代碼。C 公司偶爾叫我進去做各種工作，所以處理一些關於這個神秘 Docker 鏡像的事情就成了我的工作。

幸運的是，Docker 鏡像的格式比想像的透明多了。雖然還需要做一些偵查工作，但只要解剖一個鏡像文件，就能發現很多東西。例如，這裡有一個 Prettier 代碼格式化的鏡像可供快速瀏覽。

首先，讓 Docker 守護進程 daemon 拉取鏡像，然後將鏡像提取到文件中：

docker pull tmknom/prettier:2.0.5
docker save tmknom/prettier:2.0.5 > prettier.tar

是的，該文件只是一個典型 tarball 格式的歸檔文件：

$ tar xvf prettier.tar
6c37da2ee7de579a0bf5495df32ba3e7807b0a42e2a02779206d165f55f1ba70/
6c37da2ee7de579a0bf5495df32ba3e7807b0a42e2a02779206d165f55f1ba70/VERSION
6c37da2ee7de579a0bf5495df32ba3e7807b0a42e2a02779206d165f55f1ba70/json
6c37da2ee7de579a0bf5495df32ba3e7807b0a42e2a02779206d165f55f1ba70/layer.tar
88f38be28f05f38dba94ce0c1328ebe2b963b65848ab96594f8172a9c3b0f25b.json
a9cc4ace48cd792ef888ade20810f82f6c24aaf2436f30337a2a712cd054dc97/
a9cc4ace48cd792ef888ade20810f82f6c24aaf2436f30337a2a712cd054dc97/VERSION
a9cc4ace48cd792ef888ade20810f82f6c24aaf2436f30337a2a712cd054dc97/json
a9cc4ace48cd792ef888ade20810f82f6c24aaf2436f30337a2a712cd054dc97/layer.tar
d4f612de5397f1fc91272cfbad245b89eac8fa4ad9f0fc10a40ffbb54a356cb4/
d4f612de5397f1fc91272cfbad245b89eac8fa4ad9f0fc10a40ffbb54a356cb4/VERSION
d4f612de5397f1fc91272cfbad245b89eac8fa4ad9f0fc10a40ffbb54a356cb4/json
d4f612de5397f1fc91272cfbad245b89eac8fa4ad9f0fc10a40ffbb54a356cb4/layer.tar
manifest.json
repositories

如你所見，Docker 在命名時經常使用哈希 hash 。我們看看 manifest.json。它是以難以閱讀的壓縮 JSON 寫的，不過 JSON 瑞士軍刀 jq 可以很好地列印 JSON：

$ jq . manifest.json
[
  {
    "Config": "88f38be28f05f38dba94ce0c1328ebe2b963b65848ab96594f8172a9c3b0f25b.json",
    "RepoTags": [
      "tmknom/prettier:2.0.5"
    ],
    "Layers": [
      "a9cc4ace48cd792ef888ade20810f82f6c24aaf2436f30337a2a712cd054dc97/layer.tar",
      "d4f612de5397f1fc91272cfbad245b89eac8fa4ad9f0fc10a40ffbb54a356cb4/layer.tar",
      "6c37da2ee7de579a0bf5495df32ba3e7807b0a42e2a02779206d165f55f1ba70/layer.tar"
    ]
  }
]

請注意，這三個層 Layer 對應三個以哈希命名的目錄。我們以後再看。現在，讓我們看看 Config 鍵指向的 JSON 文件。它有點長，所以我只在這裡轉儲第一部分：

$ jq . 88f38be28f05f38dba94ce0c1328ebe2b963b65848ab96594f8172a9c3b0f25b.json | head -n 20
{
  "architecture": "amd64",
  "config": {
    "Hostname": "",
    "Domainname": "",
    "User": "",
    "AttachStdin": false,
    "AttachStdout": false,
    "AttachStderr": false,
    "Tty": false,
    "OpenStdin": false,
    "StdinOnce": false,
    "Env": [
      "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin"
    ],
    "Cmd": [
      "--help"
    ],
    "ArgsEscaped": true,
    "Image": "sha256:93e72874b338c1e0734025e1d8ebe259d4f16265dc2840f88c4c754e1c01ba0a",

最重要的是 history 列表，它列出了鏡像中的每一層。Docker 鏡像由這些層堆疊而成。Dockerfile 中幾乎每條命令都會變成一個層，描述該命令對鏡像所做的更改。如果你執行 RUN script.sh 命令創建了 really_big_file，然後用 RUN rm really_big_file 命令刪除文件，Docker 鏡像實際生成兩層：一個包含 really_big_file，一個包含 .wh.really_big_file 記錄來刪除它。整個鏡像文件大小不變。這就是為什麼你會經常看到像 RUN script.sh && rm really_big_file 這樣的 Dockerfile 命令鏈接在一起——它保障所有更改都合併到一層中。

以下是該 Docker 鏡像中記錄的所有層。注意，大多數層不改變文件系統鏡像，並且 empty_layer 標記為 true。以下只有三個層是非空的，與我們之前描述的相符。

$ jq .history 88f38be28f05f38dba94ce0c1328ebe2b963b65848ab96594f8172a9c3b0f25b.json
[
  {
    "created": "2020-04-24T01:05:03.608058404Z",
    "created_by": "/bin/sh -c #(nop) ADD file:b91adb67b670d3a6ff9463e48b7def903ed516be66fc4282d22c53e41512be49 in / "
  },
  {
    "created": "2020-04-24T01:05:03.92860976Z",
    "created_by": "/bin/sh -c #(nop)  CMD ["/bin/sh"]",
    "empty_layer": true
  },
  {
    "created": "2020-04-29T06:34:06.617130538Z",
    "created_by": "/bin/sh -c #(nop)  ARG BUILD_DATE",
    "empty_layer": true
  },
  {
    "created": "2020-04-29T06:34:07.020521808Z",
    "created_by": "/bin/sh -c #(nop)  ARG VCS_REF",
    "empty_layer": true
  },
  {
    "created": "2020-04-29T06:34:07.36915054Z",
    "created_by": "/bin/sh -c #(nop)  ARG VERSION",
    "empty_layer": true
  },
  {
    "created": "2020-04-29T06:34:07.708820086Z",
    "created_by": "/bin/sh -c #(nop)  ARG REPO_NAME",
    "empty_layer": true
  },
  {
    "created": "2020-04-29T06:34:08.06429638Z",
    "created_by": "/bin/sh -c #(nop)  LABEL org.label-schema.vendor=tmknom org.label-schema.name=tmknom/prettier org.label-schema.description=Prettier is an opinionated code formatter. org.label-schema.build-date=2020-04-29T06:34:01Z org
.label-schema.version=2.0.5 org.label-schema.vcs-ref=35d2587 org.label-schema.vcs-url=https://github.com/tmknom/prettier org.label-schema.usage=https://github.com/tmknom/prettier/blob/master/README.md#usage org.label-schema.docker.cmd=do
cker run --rm -v $PWD:/work tmknom/prettier --parser=markdown --write &apos;**/*.md&apos; org.label-schema.schema-version=1.0",
    "empty_layer": true
  },
  {
    "created": "2020-04-29T06:34:08.511269907Z",
    "created_by": "/bin/sh -c #(nop)  ARG NODEJS_VERSION=12.15.0-r1",
    "empty_layer": true
  },
  {
    "created": "2020-04-29T06:34:08.775876657Z",
    "created_by": "/bin/sh -c #(nop)  ARG PRETTIER_VERSION",
    "empty_layer": true
  },
  {
    "created": "2020-04-29T06:34:26.399622951Z",
    "created_by": "|6 BUILD_DATE=2020-04-29T06:34:01Z NODEJS_VERSION=12.15.0-r1 PRETTIER_VERSION=2.0.5 REPO_NAME=tmknom/prettier VCS_REF=35d2587 VERSION=2.0.5 /bin/sh -c set -x &&     apk add --no-cache nodejs=${NODEJS_VERSION} nodejs-np
m=${NODEJS_VERSION} &&     npm install -g prettier@${PRETTIER_VERSION} &&     npm cache clean --force &&     apk del nodejs-npm"
  },
  {
    "created": "2020-04-29T06:34:26.764034848Z",
    "created_by": "/bin/sh -c #(nop) WORKDIR /work"
  },
  {
    "created": "2020-04-29T06:34:27.092671047Z",
    "created_by": "/bin/sh -c #(nop)  ENTRYPOINT ["/usr/bin/prettier"]",
    "empty_layer": true
  },
  {
    "created": "2020-04-29T06:34:27.406606712Z",
    "created_by": "/bin/sh -c #(nop)  CMD ["--help"]",
    "empty_layer": true
  }
]

太棒了！所有的命令都在 created_by 欄位中，我們幾乎可以用這些命令重建 Dockerfile。但不是完全可以。最上面的 ADD 命令實際上沒有給我們需要添加的文件。COPY 命令也沒有全部信息。我們還失去了 FROM 語句，因為它們擴展成了從基礎 Docker 鏡像繼承的所有層。

我們可以通過查看時間戳 timestamp ，按 Dockerfile 對層進行分組。大多數層的時間戳相差不到一分鐘，代表每一層構建所需的時間。但是前兩層是 2020-04-24，其餘的是 2020-04-29。這是因為前兩層來自一個基礎 Docker 鏡像。理想情況下，我們可以找出一個 FROM 命令來獲得這個鏡像，這樣我們就有了一個可維護的 Dockerfile。

manifest.json 展示第一個非空層是 a9cc4ace48cd792ef888ade20810f82f6c24aaf2436f30337a2a712cd054dc97/layer.tar。讓我們看看它：

$ cd a9cc4ace48cd792ef888ade20810f82f6c24aaf2436f30337a2a712cd054dc97/
$ tar tf layer.tf | head
bin/
bin/arch
bin/ash
bin/base64
bin/bbconfig
bin/busybox
bin/cat
bin/chgrp
bin/chmod
bin/chown

看起來它可能是一個操作系統 operating system 基礎鏡像，這也是你期望從典型 Dockerfile 中看到的。Tarball 中有 488 個條目，如果你瀏覽一下，就會發現一些有趣的條目：

...
dev/
etc/
etc/alpine-release
etc/apk/
etc/apk/arch
etc/apk/keys/
etc/apk/keys/alpine-devel@lists.alpinelinux.org-4a6a0840.rsa.pub
etc/apk/keys/alpine-devel@lists.alpinelinux.org-5243ef4b.rsa.pub
etc/apk/keys/alpine-devel@lists.alpinelinux.org-5261cecb.rsa.pub
etc/apk/protected_paths.d/
etc/apk/repositories
etc/apk/world
etc/conf.d/
...

果不其然，這是一個 Alpine 鏡像，如果你注意到其他層使用 apk 命令安裝軟體包，你可能已經猜到了。讓我們解壓 tarball 看看：

$ mkdir files
$ cd files
$ tar xf ../layer.tar
$ ls
bin  dev  etc  home  lib  media  mnt  opt  proc  root  run  sbin  srv  sys  tmp  usr  var
$ cat etc/alpine-release
3.11.6

如果你拉取、解壓 alpine:3.11.6，你會發現裡面有一個非空層，layer.tar 與 Prettier 鏡像基礎層中的 layer.tar 是一樣的。

出於興趣，另外兩個非空層是什麼？第二層是包含 Prettier 安裝包的主層。它有 528 個條目，包含 Prettier、一堆依賴項和證書更新：

...
usr/lib/libuv.so.1
usr/lib/libuv.so.1.0.0
usr/lib/node_modules/
usr/lib/node_modules/prettier/
usr/lib/node_modules/prettier/LICENSE
usr/lib/node_modules/prettier/README.md
usr/lib/node_modules/prettier/bin-prettier.js
usr/lib/node_modules/prettier/doc.js
usr/lib/node_modules/prettier/index.js
usr/lib/node_modules/prettier/package.json
usr/lib/node_modules/prettier/parser-angular.js
usr/lib/node_modules/prettier/parser-babel.js
usr/lib/node_modules/prettier/parser-flow.js
usr/lib/node_modules/prettier/parser-glimmer.js
usr/lib/node_modules/prettier/parser-graphql.js
usr/lib/node_modules/prettier/parser-html.js
usr/lib/node_modules/prettier/parser-markdown.js
usr/lib/node_modules/prettier/parser-postcss.js
usr/lib/node_modules/prettier/parser-typescript.js
usr/lib/node_modules/prettier/parser-yaml.js
usr/lib/node_modules/prettier/standalone.js
usr/lib/node_modules/prettier/third-party.js
usr/local/
usr/local/share/
usr/local/share/ca-certificates/
usr/sbin/
usr/sbin/update-ca-certificates
usr/share/
usr/share/ca-certificates/
usr/share/ca-certificates/mozilla/
usr/share/ca-certificates/mozilla/ACCVRAIZ1.crt
usr/share/ca-certificates/mozilla/AC_RAIZ_FNMT-RCM.crt
usr/share/ca-certificates/mozilla/Actalis_Authentication_Root_CA.crt
...

第三層由 WORKDIR /work 命令創建，它只包含一個條目：

$ tar tf 6c37da2ee7de579a0bf5495df32ba3e7807b0a42e2a02779206d165f55f1ba70/layer.tar
work/

原始 Dockerfile 在 Prettier 的 git 倉庫中。

via: https://theartofmachinery.com/2021/03/18/reverse_engineering_a_docker_image.html

作者：Simon Arneaud 選題：lujun9972 譯者：DCOLIVERSUN 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國榮譽推出

本文轉載來自 Linux 中國: https://github.com/Linux-CN/archive

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