在Rust内核模块中实现Landlock：基于能力的文件系统沙盒化

在现代Linux系统中，多进程环境下的安全隔离是关键挑战，尤其是文件系统访问控制。Landlock作为Linux Security Module（LSM）的一种，提供了一种基于能力的沙盒机制，允许非特权进程自我限制文件系统访问，从而实现细粒度的隔离。这种机制特别适合Rust语言的内核模块开发，因为Rust的内存安全特性可以减少模块引入的漏洞风险。通过在Rust中实现Landlock集成，我们可以构建一个高效的沙盒框架，支持多进程并发执行，而无需依赖ptrace等调试工具，这不仅降低了开销，还提升了系统的整体安全性。

Landlock的核心在于其规则集（ruleset）机制，用户空间进程可以通过系统调用创建规则集，并附加路径规则来定义允许的访问权限。例如，一个规则集可以指定进程仅能读取特定目录，而禁止写入系统关键路径。这种设计基于能力模型，即进程主动放弃部分权限，形成不可逆的限制。证据显示，在内核5.13引入Landlock后，其ABI版本已演进至v4，支持文件系统和网络限制。在Rust内核模块中，我们可以利用landlock-sys crate来绑定这些ABI，实现模块级别的规则注入。相比传统C模块，Rust的借用检查器确保规则处理过程中的指针安全，避免了常见的缓冲区溢出问题，从而为沙盒提供更可靠的隔离基础。

实现Landlock的Rust内核模块需要关注几个关键工程参数。首先，模块加载时应验证内核版本是否支持Landlock（最低5.13），使用rust-for-linux的构建工具链编译，确保模块兼容x86_64和arm64架构。规则集创建使用landlock_create_ruleset系统调用，返回文件描述符fd，随后通过landlock_add_rule附加规则，如允许读取/etc但禁止执行/bin。针对多进程隔离，模块可以暴露ioctl接口，让用户空间进程注册规则集，模块内部使用cred_attach机制将规则附加到进程凭证上。监控要点包括启用CONFIG_LANDLOCK=y内核配置，并通过/proc//attr/landlock接口审计规则应用。潜在风险是规则集继承不当导致权限泄露，因此模块应实现规则合并逻辑，确保子进程继承父进程的严格限制。

为了落地部署，提供以下清单作为参考：

环境准备：安装rustc 1.75+和clang，确保内核头文件包含LSM钩子。构建模块时添加KBUILD_MODNAME=landlock_rust。
规则定义：使用enum定义权限位，如Access::Read(1<<0) | Access::Write(1<<1)，通过PathBeneath规则指定路径，如"/home/user"仅读。
模块钩子：在inode_permission钩子中调用landlock钩子，验证cred->landlock_ruleset是否允许操作。若拒绝，返回-EACCES。
多进程支持：使用copy_process钩子克隆规则集，确保fork/execve继承。阈值设置：规则数上限为1024，避免内存耗尽。
回滚策略：模块卸载前检查活跃进程数，若>0则拒绝卸载。测试时使用stress-ng模拟多进程负载，监控dmesg日志中的拒绝事件。
性能优化：规则匹配使用rbtree结构，平均O(log n)复杂度。针对高并发，预分配ruleset缓存，减少系统调用开销。

这种实现方式的优势在于无ptrace依赖，避免了调试器的性能瓶颈和安全隐患。实际案例中，如Flatpak已集成类似机制，证明Landlock在容器化场景的效能。在Rust模块中，我们进一步强化了类型安全，例如使用Option处理空规则，避免空指针解引用。通过这些参数和清单，开发者可以快速构建一个生产级的沙盒模块，支持从Web服务器到AI推理的多进程隔离需求。

进一步扩展，考虑与seccomp结合：模块可动态加载BPF过滤器，限制非文件系统syscall，如禁止openat对敏感路径。参数阈值：syscall过滤率设为95%，保留必要调用如read/write。监控工具包括ftrace跟踪landlock钩子调用，阈值警报当拒绝率>10%时触发日志。风险缓解：模块签名使用mokutil，确保引导时验证，防止篡改。

总之，这种基于Rust的Landlock实现提供了高效、可审计的沙盒解决方案，适用于云原生和边缘计算环境。通过严格的参数调优和监控，我们能实现零信任的多进程隔离，推动Linux安全架构的演进。

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