# Landlock LSM 策略继承与分层作用域：容器多进程沙箱实践

> 通过 Landlock LSM 实现文件系统沙箱的进程继承与嵌套作用域，支持运行时更新，适用于容器化多进程应用的精细隔离。

## 元数据
- 路径: /posts/2025/11/30/landlock-policy-inheritance-and-hierarchical-scoping/
- 发布时间: 2025-11-30T13:48:37+08:00
- 分类: [ai-security](/categories/ai-security/)
- 站点: https://blog.hotdry.top

## 正文
在容器化环境中，多进程应用的安全隔离往往面临挑战：父进程需要宽松权限启动服务，而子进程则需严格限制文件系统访问，以防漏洞扩散。Landlock LSM（Linux Security Module）作为内核原生沙箱机制，从 Linux 5.13 起提供非特权进程的文件系统访问控制，支持策略继承与分层作用域（hierarchical scoping），正是解决这一痛点的理想方案。它允许进程主动创建规则集（ruleset），定义路径下的细粒度权限（如读/写/执行），并通过不可逆的 restrict_self 操作应用到自身及所有子进程，形成嵌套沙箱。

Landlock 的核心在于规则集的层次化构建与自动继承。每个规则集通过 landlock_create_ruleset 系统调用创建，返回一个文件描述符（fd）。该 fd 可添加多条规则，例如使用 LANDLOCK_RULE_PATH_BENEATH 指定“路径之下”的访问控制：允许 /app 只读，/tmp 可读写，其他路径默认拒绝。关键是，landlock_restrict_self(fd, flags) 一旦执行，整个进程树（当前线程及其 fork/exec 子进程）即受限，且子进程无法放宽，只能创建新规则集进一步叠加限制。这种单向继承机制确保了沙箱的不可逃逸：父进程的宽松规则自动传递给子进程，后者可在其基础上嵌套更严格的作用域。

例如，在一个容器化 Web 服务中，入口进程（Nginx 主进程）可先设置全局规则：仅允许访问 /etc/nginx（读）、/var/log（写）、/usr/bin（执行）。代码示例如下：

```c
struct landlock_ruleset_attr ruleset_attr = {
    .handled_access_fs = LANDLOCK_ACCESS_FS_READ_FILE | LANDLOCK_ACCESS_FS_WRITE_FILE |
                         LANDLOCK_ACCESS_FS_EXECUTE;
};
int ruleset_fd = landlock_create_ruleset(&ruleset_attr, sizeof(ruleset_attr), LANDLOCK_ABI_VERSION);
struct landlock_path_beneath_attr path_beneath = {
    .parent_fd = open("/etc/nginx", O_PATH | O_CLOEXEC),
    .allowed_access = LANDLOCK_ACCESS_FS_READ_FILE,
};
landlock_add_rule(ruleset_fd, LANDLOCK_RULE_PATH_BENEATH, &path_beneath, 0);
landlock_restrict_self(ruleset_fd, 0);
```

此后，Nginx worker 子进程继承这些规则，但可额外创建子规则集，仅允许访问 /var/www（读写），实现分层 scoping。随后，worker 中的 CGI/FastCGI 子进程进一步限制为特定脚本目录，形成多级嵌套：全局 → worker → 子服务。这种层次设计天然支持容器多进程场景，如 Docker 中的 supervisor + 多 worker，避免单一进程沙箱的粗粒度问题。

运行时更新是 Landlock 的另一亮点。尽管 restrict_self 不可逆，但进程可在继承规则基础上动态叠加新规则集，支持热更新沙箱。例如，服务启动后检测到高风险请求，可 fork 新子进程并为其添加临时规则（如仅访问 /tmp/upload）。flags 参数 LANDLOCK_RULESET_FLAGS_UPDATE 允许合并现有规则集，实现平滑收紧：新规则优先匹配，旧规则作为后备。这在动态容器环境中尤为实用，如 Kubernetes Pod 内多进程重启时，逐步强化隔离。

实际部署参数与清单如下，确保高效落地：

**内核配置检查：**
- `CONFIG_LANDLOCK=y`（uname -r ≥5.13）
- `lsmod | grep landlock` 或 dmesg | grep landlock 显示“Up and running”

**规则集 ABI 版本：** 使用 LANDLOCK_ABI_VERSION（当前 v4，支持网络规则扩展），兼容性通过 handled_access_fs 显式声明。

**权限阈值推荐：**
| 场景 | 读权限路径 | 写权限路径 | 执行权限路径 | flags |
|------|------------|------------|--------------|-------|
| 容器入口 | /etc, /usr | /var/run | /usr/bin | 0 (默认继承) |
| Worker 进程 | /app | /var/log, /tmp | 无 | LANDLOCK_RULESET_FLAGS_INHERIT |
| 高风险子进程 | /tmp/script | 无 | /bin/sh | LANDLOCK_RULESET_FLAGS_UPDATE |

**监控要点：**
- strace 跟踪 landlock_* 调用，验证规则应用。
- auditd 日志 LSM 拒绝事件：`ausearch -m avc -ts recent | grep landlock`。
- 性能：规则匹配 O(log N)，N<100 规则时开销<1%；嵌套深度≤5，避免栈溢出。
- 回滚策略：预 fork 测试进程验证规则集，再 exec 主程序；失败时 fallback 无 Landlock 模式。

潜在风险包括规则遗漏导致过度开放（如忘记 MAKE_DIR 权限，子进程无法创建临时文件），或嵌套过深影响性能。限制造约：Landlock 仅文件系统（ABI v4 加网络），不覆盖 ptrace/cap 等，建议与 seccomp 组合。测试中，覆盖 fork/exec/mount 场景，确保子进程无法 mount --bind 逃逸。

在 containerized 多进程应用中，Landlock 的继承与分层 scoping 显著提升了零信任隔离：无需 root 或 eBPF，纯用户态即可工程化沙箱。相比 Firejail 等工具，它内核级、无额外依赖，完美契合云原生。

**资料来源：**  
[1] Linux 内核文档：https://www.kernel.org/doc/html/next/userspace-api/landlock.html “Landlock rules describe an action on an object which the process intends to perform. A set of rules is aggregated in a ruleset, which can then restrict the thread enforcing it, and its future children.”  
[2] Landlock 项目：https://landlock.io/ （基本用法与 sandboxer 示例）。

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