php-fpm中可以设立chroot,起到非常好的隔离效果,增强系统安全性。但是建立一个合理可用的php-fpm chroot环境则有些难度,比起能够利用debootstrap等工具进行的建立完整的chroot环境还要麻烦一点。网上有一部分教程,但大多比较杂乱或者老旧,对步骤也缺乏说明。这里参考很多资料把php-fpm的chroot建立重新梳理一遍。

本文以Ubuntu 14.04.2为例,php-fpm使用的是ppa:ondrej/php5-5.6提供的PHP5.6版本,跟系统自带以及Debian系统的php-fpm和系统目录结构应该是一致的。CentOS请自行调整。

php-fpm的chroot环境配置和所使用的服务器前端没有关联,也不强求Apache/Nginx进行chroot。当然那样更安全——也更复杂。

#1.建立目录结构

chroot的目录选择为/var/www/chroot,其中页面文件放置在/var/www/chroot/public

执行下面的命令建立基本的目录结构:

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mkdir -p /var/www/chroot/
cd /var/www/chroot
mkdir -p public bin dev tmp usr/sbin/ usr/share/zoneinfo/ var/run/nscd/ var/lib/php5/sessions var/www
cp -a /dev/zero /dev/urandom /dev/null dev/ #注3
chmod --reference=/tmp tmp/
chmod --reference=/var/lib/php5/sessions var/lib/php5/sessions #注4
chown -R root:root . #注2
chown -R www-data:www-data public/ #注2
cd var/www
ln -s ../.. chroot #注1

下面是此时目录结构,之后还会添加一些新的东西:

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/var/www/chroot/
├── bin
├── dev
│   ├── null
│   ├── urandom
│   └── zero
├── public
├── tmp
├── usr
│   ├── sbin
│   └── share
│   └── zoneinfo
└── var
├── lib
│   └── php5
│   └── sessions
├── run
│   └── nscd
└── www
└── chroot -> ../.. #注1

注1: 这个软连接用于解决Apache/nginx传给php-fpm的SCRIPT_FILENAME在进入chroot后找不到文件(访问php页面返回”File not found”)的问题。

以nginx为例,通常设置SCRIPT_FILENAME$document_root$fastcgi_script_name,传给php-fpm的脚本路径就是/var/www/chroot/public/index.php。而由于php-fpm处在chroot环境下,所以它实际试图去访问的路径就变成了/var/www/chroot+/var/www/chroot/public/index.php当然是不存在的。

所以使用一个软连接把chroot环境下的/var/www/chroot链接到根目录,就能够正常访问脚本了。

当然也可以将SCRIPT_FILENAME设置成/public$fastcgi_script_name。但是这样硬编码不利于配置的迁移,仅能用于chroot的环境,切换回非chroot环境的话还需要修改配置。所以不建议这么做。(顺便说一句,有很多老教程里也不使用$document_root,直接硬编码根目录,当然也是不可取的)

注2: chroot环境并不是100%安全的。由于php-fpm在chroot环境中的执行权限是www-data,仍然建议把非必要的目录的拥有者设置为root来减少不必要的访问权限。chroot不等于安全,参考chroot最佳实践中列出的一些原则。从更安全的角度上讲之后最好也将bin、lib、sbin等目录的读写权限去掉,只留可执行权限,不过也没大差别了……

注3: cp -a除了拷贝文件内容外也会复制文件的权限、模式等信息,可以很方便的直接拿来拷贝zero、urandom和null这三个关键的设备文件。mknod似乎是更为稳妥的方式,不过cp -a我使用起来似乎也没问题。

注4: chmod –reference=XXX会参考XXX的权限设置后面的权限。tmp就不提了,关键是后面的var/lib/php5/sessions是php存放session文件的目录,需要让www-data有读写的权限。建议设置完之后再看一眼。当然后面会有测试。

#2.PHP-FPM的配置
建立一个新的php-fpm的执行pool来搭建chroot环境。并不建议直接修改php-fpm.conf,因为这样是全局生效的,如果有多个php站点的话会共用一套chroot环境。

其实很多php-fpm的教程都忽略了php-fpm的pool的配置,导致很多人一台服务器上所有站点都共用一套配置,尤其是共用一套php.ini的配置,实际上是不合理的。应当根据站点的需求单独建立pool并在其中调整参数。

/etc/php5/fpm/pool.d/下新建chroot.conf(注意必须以.conf结尾,才能被php-fpm.conf调用):

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[chroot]
user = www-data
group = www-data
listen = /var/run/php-chroot.sock
listen.owner = www-data
listen.group = www-data
pm = dynamic
pm.max_children = 5
pm.start_servers = 1
pm.min_spare_servers = 1
pm.max_spare_servers = 3
chroot = /var/www/chroot
chdir = /public
;security.limit_extensions = .php
php_flag[display_errors] = on
php_value[date.timezone] = Asia/Hong_Kong
;php_admin_value[session.gc_probability] = 1
;php_admin_value[open_basedir] = "/tmp/:/public/:/var/www/chroot/public/"

前面的参数都比较熟悉了。只需要简单的设置chroot为配置好的环境根目录就可以开启chroot了。通过执行php5-fpm -t测试一下之后,用service php5-fpm reload即可启用新的pool。当然Apache/nginx对应的配置中要设置好后端。

提一下最后几行。倒数第四行打开了display_errors,以便之后对chroot下的php的功能进行测试,测试完了记得注释掉。

设置session.gc_probability允许php进程自行对session进行删除回收。正常情况下session是由php添加的cron任务清理的,但是似乎php不会自动清理chroot环境下的session。当然也可以自己在cron.d下添加自动执行的脚本来清理,就不用开启这个选项了。

#3.修复Chroot环境下PHP的各项功能

在/var/www/chroot/public下新建一个test.php,写入以下内容:

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<?php
session_start();
header( "Content-Type: text/plain" );
echo( gethostbyname( "localhost" )."\n" );
print_r( getdate() );
mail( "your@address", "subject", "message" );

这里主要测试的功能是:session、DNS解析、时间和日期、邮件mail()函数。

访问上面的测试页面,提示No such directory or file或者Permission denied说明session配置不正确。gethostbyname返回的不是127.0.0.1或者::1,则说明DNS解析没有生效。提示timezone database is corrupt之类的,说明时间和日期有错误。mail()也会有各种错误提示。

session就不提了,设置好目录权限就没有问题。主要处理一下后面三个问题,也是php的chroot环境主要需要处理的内容。

##3.1 域名解析/时区等问题

mail()的解决方法大同小异,放后面谈。前面的域名解析等问题这里我介绍两种解决方法。方法1是参考Kienzl的简便方法,方法2是大部分教程采用的方法。

###方法1:使用nscd

nscd是(e)glibc的“Name Service Caching Daemon”。除了处理gethostbyname()这样的函数外,也处理getpwnam()等需要访问/etc/passwd的函数。(e)glibc访问nscd的unix socket,/var/run/nscd/socket来通过nscd获取这些内容,如果不能连接到nscd则转而自行进行解析。

也就是说,只要装好nscd,并且让chroot环境里的程序能够访问到socket连接上nscd,就可以把chroot环境内的解析请求转由chroot外顺利进行了。由于/var/run一般是tmpfs,硬链接无法跨文件系统使用,所以可以使用mount -bind来把/var/run/nscd目录mount到chroot环境中同样的位置去即可。

同样的道理,用mount -bind把/usr/share/zoneinfo目录mount到chroot环境里,配合在php-fpm的pool里设置date.timezone就可以非常直接而暴力的解决时区问题。

先执行apt-get install nscd安装nscd,然后为了能够让mount -bind自动执行,把下面的脚本存为/etc/init.d/php-chroot

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#!/bin/sh
### BEGIN INIT INFO
# Provides: php5-fpm-chroot-setup
# Required-Start: nscd
# Required-Stop:
# Default-Start: 2 3 4 5
# Default-Stop: 0 1 6
# Short-Description: Bind-mounts needed sockets and data into a php-fpm-chroot
### END INIT INFO
CHROOT=/var/www/chroot
DIRS="/var/run/nscd /usr/share/zoneinfo"
case "$1" in
start)
$0 stop 2>/dev/null
for d in $DIRS; do
mkdir -p "${CHROOT}${d}"
mount --bind -o ro "${d}" "${CHROOT}${d}"
done
;;
stop)
for d in $DIRS; do
umount "${CHROOT}${d}"
done
;;
*)
echo "Usage: $N {start|stop}" >&2
exit 1
;;
esac
exit 0

执行update-rc.d php-chroot defaults来让脚本在启动时执行。如果有多个chroot环境以及多个目录需要bind-mount,可以自行添加一个循环改写。

这个方法的好处是简单易行,不需要拷贝大量etc下的配置文件和库文件到chroot环境中。使用nscd在解决域名访问的问题过程中也顺道解决了/etc/passwd和/etc/group。但是bind-mount和nscd的安全性尚没有确切的说法,只能说so far so good。另外mount -bind会消耗一定的系统资源,有评论称大约一个mount 大概会消耗500k内存,所以对于大量的chroot环境(几百个)不见得适合。

###方法2:拷贝/etc配置文件和库文件

这是最传统而常用的方法,也相对比较复杂。到底拷贝哪些配置、哪些库文件因发行版和软件版本而异,很难有定论也不好调试。而且一旦系统升级,对应的库文件也需要进行更新,工作量很大。我没有采用这个方法,但是简要的介绍一些比较靠谱的方法分享一下。

  1. 域名解析。需要拷贝/etc/resolv.conf,/etc/hosts,/etc/nsswitch.conf到chroot环境下的etc目录下。还需要拷贝一系列的库文件,主要是libnss_*.so,libresolv.so,libsoftokn3.so。具体libnss_*.so拷贝哪些,可以打开nsswitch.conf看列出了哪些。

  2. 时区配置。拷贝/etc/localtime,/usr/share/zoneinfo/zone.tab,和/usr/share/zoneinfo目录下所使用时区的文件。

  3. 其它常用配置。/etc/passwd和/etc/group有时也是需要的,但是内容似乎可以伪造,至少可以选择性的填写不用完全拷贝主系统里的。

如果使用的时候仍然出现问题,可以使用strace来查看php进行了哪些调用使用了哪些库文件。先执行:

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ps aux | grep php | grep 'chroot' #chroot是php的pool名

查看pool的进程pid(可以在pool设置里先把子进程数目限制到1个方便调试)。然后执行:

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strace -p 进程pid -o chroot1.txt& #有多个子进程就修改pid执行多次,输出改为chroot2/3.txt存到不同文件里

此时在页面里执行各种函数,然后查看输出文件里记录了哪些库文件,对应拷贝到chroot环境里即可。

这个方法很麻烦,尤其是第一次安装设置和后续系统更新时。当然身为运维人员写写shell脚本简化工作肯定是基本功了。这种方法没有额外的内存消耗,可以部署大量chroot环境,当然硬盘消耗会高一点,而且安全性也经历了长久的考验

##3.2 修复mail()

如果是使用WordPress,也可以利用MailChimp等插件不使用系统自身的邮件服务。事实上因为垃圾邮件的标准日益严格,和VPS主机商的限制,我现在更倾向于干脆不在系统里部署邮件服务了,所以php的mail()函数算是被废掉了……当然如果需要的话也可以很简单的设置好的。

php的mail()函数是使用system()调用sendmail进行邮件发送操作,所以需要chroot环境里有能够调用的sendmail程序即可。常见的替代品是mini_sendmail,这里多介绍ssmtp,msmtp也类似。

###前提:处理/bin/sh

system()调用产生的命令行是/bin/sh -c command。在chroot环境中调用外部程序必须存在/bin/sh,一个基本的shell。通常选择拷贝dash:

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#cp /bin/dash /var/www/chroot/bin/sh

注意运行ldd /bin/dash观察需要拷贝哪些库文件。我这里的回显是:

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ldd /bin/dash
linux-vdso.so.1 => (0x00007fff779fe000)
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f165620f000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f16567fc000)

第一条那个只列了个文件名,=>后面也没有文件的基本上都是不用管的。剩下的库文件基本的原则是如果列出的是/lib64,就拷贝到chroot环境下的/lib64,如果列出的是/lib,虽然有很多发行版,大部分库文件包括libc.so是在/lib/x86_64-linux-gnu/目录下的,也直接拷贝到chroot环境的/lib目录下即可,是可以正常找到的。

但是!

前面那句“必须存在/bin/sh,一个基本的shell”其实并不是真的,对于mail()只要有一个能接受-c参数调用后面的命令的程序就可以了。所以Kienzl写了这样一个程序:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
 
#define MAXARG 64
 
int main( int argc, char* const argv[] ) {
    char* args[ MAXARG ] = {};
 
    if( argc < 3 || strcmp( argv[1], "-c" ) != 0 ) {
        fprintf( stderr, "Usage: %s -c <cmd>\n", argv[0] );  
        return 1;
    }
 
    {
        char* token;
        int i = 0;  
        char* argStr = strdup( argv[2] );
        while( ( token = strsep( &argStr, " " ) ) != NULL ) {
            if( token && strlen( token ) )
                args[ i++ ] = token;
            if( i >= MAXARG )
                return 2;
        }
    }  
 
    return execvp( args[0], args );
}

保存成sh.c执行:gcc sh.c -o sh -static然后把sh拷贝到chroot环境的/bin目录下即可。

这样一个不完全的shell从一定程度上也算是增强了chroot环境的安全性了。

###方法1:使用mini_sendmail

mini_sendmail似乎专为chroot环境而生。调用mini_sendmail后,它会转而访问本机的25端口,通过本机的邮件服务来发送邮件。所以如果主环境有安装postfix/exim4等邮件服务的话可以使用mini_sendmail来在chroot环境中发送邮件,这是最简单的方法。

mini_sendmail的安装很简单:

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wget http://www.acme.com/software/mini_sendmail/mini_sendmail-1.3.8.tar.gz
tar zxf mini_sendmail-1.3.8.tar.gz
cd mini_sendmail-1.3.8
make
cp mini_sendmail /var/www/chroot/usr/sbin/sendmail

最后一行自行修改chroot环境的目录。切记要拷贝到chroot环境的/usr/sbin目录下并且命名为sendmail。否则的话要在pool里自行设置ini参数的sendmail_path来指导php找到sendmail程序。

由于mini_sendmail默认就是静态链接,所以也无需拷贝其它的库文件了。

###方法2:使用ssmtp/msmtp

对于本机没有安装邮件服务的情况,就不能使用mini_sendmail了。ssmtp和msmtp都支持把接收到的邮件发送请求转而通过其它SMTP服务器来发送。需要注意的是由于ssl支持需要更多更复杂的库文件和配置,所以不建议为两者编译ssl支持……下面以ssmtp为例介绍一下。

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wget ftp://ftp.debian.org/debian/pool/main/s/ssmtp/ssmtp_2.64.orig.tar.bz2
tar jxf ssmtp_2.64.orig.tar.bz2
cd ssmtp_2.64
./configure --prefix=/ #别忘了prefix
make #千万别手抖make install
cp ssmtp /var/www/chroot/usr/sbin
mkdir -p /var/www/chroot/etc/ssmtp
cp ssmtp.conf revaliases /var/www/chroot/etc/ssmtp #配置文件
cd /var/www/chroot/usr/sbin
ln -s ssmtp sendmail

同样记得ldd然后把对应的库文件拷贝过去。另外ssmtp需要/etc/passwd和/etc/group,如果上面没有使用nscd需要拷贝/伪造这两个文件。

ssmtp需要配置。ssmtp.conf文件配置如下:

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root=admin@example.com #其实这行好像可以乱写
mailhub=smtp.example.com #smtp服务器地址
hostname=myexample.com #此处的hostname似乎会用于产生默认的“root@myexample.com”形式的发件人地址
AuthUser=admin@example.com #此处使用真实的登录用户名
AuthPass=password #密码
FromLineOverride=YES #允许改写发件人

revaliases里配置每个用户在使用ssmtp时使用的“发件人”地址和smtp服务器地址。可以不配置,但是文件要有。具体格式是:

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# 本地用户名:发件人地址:smtp服务器[:端口(默认25)]
root:admin@example.com:smtp.example.com
www-data:noreply@example.com:smtp.example.com

可以使用chroot(指真正的chroot命令)做个测试:

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chroot /var/www/chroot /bin/sh #此时/bin/sh一定要是真正的shell
echo "Subject: test"|sendmail -v username@server.com #替换邮件地址为自己的

此时php的mail()函数应该就可用了。

#4.其它问题

  1. 配置完chroot环境后记得将php的pool设置里display_error关闭。
  2. MySQL的连接可能会遇到问题,因为如果填写localhost的话php会试图寻找MySQL的unix socket来访问mysqld。填写127.0.0.1通过TCP连接就没有问题了
  3. 完成后的目录结构,以我为例给大家参考一下:
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    /var/www/chroot/
    ├── bin
    │   └── sh
    ├── dev
    │   ├── null
    │   ├── urandom
    │   └── zero
    ├── etc
    │   └── ssmtp
    │   ├── revaliases
    │   └── ssmtp.conf
    ├── lib
    │   └── libc.so.6
    ├── lib64
    │   └── ld-linux-x86-64.so.2
    ├── public
    ├── tmp
    ├── usr
    │   ├── sbin
    │   │ ├── sendmail -> ssmtp
    | │   └── ssmtp
    │   └── share
    │   └── zoneinfo
    │   ├── 大量时区的目录结构
    │   └── zone.tab
    └── var
    ├── lib
    │   └── php5
    │   └── sessions
    ├── run
    │   └── nscd
    │   ├── nscd.pid
    │   └── socket
    └── www
    └── chroot -> ../..

#参考资料