通過(guò)QEMU-GuestAgent實(shí)現(xiàn)從外部注入寫文件到KVM虛擬機(jī)內(nèi)部

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本文將以宿主上直接寫文件到VM內(nèi)部為例講解為何要注入以及如何實(shí)現(xiàn)

tag: qemu-ga, qemu guest agent, kvm, guest-file-write, inject

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目錄

? 為什么要“注入”到VM內(nèi)部
? 如何實(shí)現(xiàn)“注入”
? Step1. 為VM配置channel
? Step2. 部署qemu-ga
? Step3. 注入操作說(shuō)明
? Step4. Base64計(jì)算
? Step5. 開(kāi)始注入
? 附1. qemu-ga支持的所有指令
? 附2. 配置多個(gè)channel
? 參考文檔

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為什么要“注入”到VM內(nèi)部

原因很簡(jiǎn)單：在VM外部無(wú)法實(shí)現(xiàn)，只能進(jìn)入到VM內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)

KVM不像Docker(container)只是對(duì)進(jìn)程進(jìn)行cgroup隔離，KVM是全封閉的環(huán)境。

對(duì)于基于KVM的虛擬機(jī)來(lái)說(shuō)，通常存在如下需求：

? 在線修改密碼
? 在線增加公鑰
? 在線采集性能（如cpu使用率、負(fù)載、內(nèi)存使用量等性能指標(biāo)）
? 其他各種在線功能

上述這些場(chǎng)景的共性：僅在VM外部是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此就有了多種解決方案，但無(wú)論哪種解決方案都要同時(shí)滿足以下2點(diǎn)才能實(shí)現(xiàn)：

? 通道：在VM內(nèi)部與外部（宿主）之間打開(kāi)一個(gè)通道，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互
? agent：在VM內(nèi)部種下一個(gè)agent，用于接收外部的指令并反饋結(jié)果

在VM內(nèi)部種下agent的做法可以形象地稱之為"inject 注入"

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如何實(shí)現(xiàn)“注入”

第一步，打開(kāi)通道

有2類方法：

? 走網(wǎng)絡(luò)：會(huì)復(fù)雜一些，需要提前預(yù)插入一張管理網(wǎng)卡，或者利用已有網(wǎng)卡+特殊的路由來(lái)確保數(shù)據(jù)能走出去，這帶來(lái)了較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br/>? 走設(shè)備：簡(jiǎn)單很多，只需在VM內(nèi)部和宿主之間建立一個(gè)設(shè)備通道即可。比如為KVM虛擬機(jī)增加一個(gè)字符設(shè)備，并在宿主上映射為一個(gè)socket文件。字符設(shè)備與socket之間形成了一個(gè)channel，通過(guò)該channel就可以進(jìn)行內(nèi)外數(shù)據(jù)互通

“走網(wǎng)絡(luò)”不是本文想要介紹的，接下來(lái)所有內(nèi)容均為“走設(shè)備”

第二步，啟動(dòng)agent

在虛擬機(jī)里啟動(dòng)一個(gè)agent，實(shí)時(shí)讀取字符設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與宿主的數(shù)據(jù)交互。

在channel中發(fā)送與接收什么樣的數(shù)據(jù)，是可以自己定義的，也可以使用KVM官方實(shí)現(xiàn)的解決方案，稱為Qemu Guest Agent，簡(jiǎn)稱qemu-ga。它包含2方面：

? channel中傳送數(shù)據(jù)的協(xié)議定義：基于JSON的格式
? VM內(nèi)的agent：?jiǎn)?dòng)一個(gè)名叫qemu-ga的守護(hù)進(jìn)程，該進(jìn)程將從字符設(shè)備里獲取傳進(jìn)來(lái)的json指令，然后根據(jù)指令執(zhí)行相關(guān)命令，并將結(jié)果通過(guò)字符設(shè)備返回給宿主

qemu-ga的好用之處在于其封裝的指令兼容了一些不同的操作系統(tǒng)，比如寫文件指令guest-file-write，既可以用于linux也可以用于windows。

關(guān)于qemu-ga的配置與使用，筆者之前已寫過(guò)一篇文章《基于QMP實(shí)現(xiàn)對(duì)qemu虛擬機(jī)進(jìn)行交互》，詳細(xì)介紹其工作原理及基本使用方法，這里附上地址

https://www.toutiao.com/i6646012291059810823/

由于本文主題是“注入寫文件”，因此接下來(lái)將重點(diǎn)闡述如何寫文件，不過(guò)也會(huì)將qemu-ga的部署與啟用方法再次貼出。

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Step1. 為VM配置channel

通過(guò)libvirt啟動(dòng)的虛擬機(jī)，可以在XML里增加一段配置

<channel type='unix'>
  <source mode='bind' path='/tmp/channel.sock'/>
  <target type='virtio' name='org.qemu.guest_agent.0'/>
</channel>

注意：上面這段配置要放在<devices>段落中

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Step2. 部署qemu-ga

1?? 安裝qemu-ga

在VM內(nèi)部安裝并啟動(dòng)qemu-ga，linux和windows均支持qemu-ga，許多l(xiāng)inux發(fā)行商都會(huì)提供自己的qemu-ga，比如rhel/centos、fedora、ubuntu、opensuse都有提供編譯好的qemu-ga，可以直接下載使用。而windows系統(tǒng)需要下載virtio-win，其中有包含一些virtio的win驅(qū)動(dòng)以及qemu-ga安裝包，也可以僅下載qemu-ga安裝包

# rhel/centos
yum install qemu-guest-agent

# windows，最新virtio-win iso
https://fedorapeople.org/groups/virt/virtio-win/direct-downloads/latest-virtio/
# windows，最新qemu-ga安裝包
https://fedorapeople.org/groups/virt/virtio-win/direct-downloads/latest-qemu-ga/

windows的qemu-ga安裝包如圖所示

2?? 啟動(dòng)qemu-ga

以centos7為例

# 啟動(dòng)qemu-ga守護(hù)進(jìn)程
systemctl start qemu-guest-agent

# 加入開(kāi)機(jī)啟動(dòng)
systemctl enable qemu-guest-agent

啟動(dòng)后通過(guò)systemctl status qemu-guest-agent應(yīng)當(dāng)能看到進(jìn)程已啟動(dòng)，如圖所示

注意：有的qemu-ga會(huì)拒絕部分指令，這是因?yàn)閝emu-ga的配置文件里將某些指令給禁用了，比如在centos7里，配置文件為/etc/sysconfig/qemu-ga

# 修改/etc/sysconfig/qemu-ga，將以下內(nèi)容注釋掉，或直接刪掉
BLACKLIST_RPC=guest-file-open,guest-file-close,guest-file-read,guest-file-write,guest-file-seek,guest-file-flush,guest-exec,guest-exec-status

# 重啟qemu-ga才能生效
systemctl restart qemu-guest-agent

3?? 測(cè)試qemu-ga

在VM的宿主機(jī)上，執(zhí)行以下命令：

# ${DOMAIN}表示虛擬機(jī)名字或UUID
virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} '{"execute":"guest-ping"}'

如果返回以下內(nèi)容則表示qemu-ga可用

{"return":{}}

接下來(lái)查看下qemu-ga支持哪些指令

virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} --pretty '{"execute":"guest-info"}'

應(yīng)該會(huì)看到支持很多命令，由于接下來(lái)做的實(shí)驗(yàn)需要用到如下命令，因此請(qǐng)先確認(rèn)是否均支持

? guest-exec：執(zhí)行命令（異步操作）
? guest-exec-status：查看執(zhí)行命令的結(jié)果
? guest-file-open：打開(kāi)文件，獲得句柄
? guest-file-write：寫文件（傳遞base64）
? guest-file-close：關(guān)閉文件

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Step3. 注入操作說(shuō)明

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：將RSA的公鑰內(nèi)容寫入到/root/.ssh/authorized_keys

這涉及到如下3個(gè)步驟：

1. 創(chuàng)建/root/.ssh目錄且權(quán)限為700
2. 創(chuàng)建/root/.ssh/authorized_keys文件且權(quán)限為600
3. 將RSA公鑰文本進(jìn)行Base64編碼（guest-file-write不支持明文，僅支持base64），并將編碼后的內(nèi)容寫入/root/.ssh/authorized_keys

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Step4. Base64計(jì)算

這里先假設(shè)RSA公鑰內(nèi)容為

ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2EAAAADAQABAAABAQDVKog04pbbLaarjbpvK7CRaIuUwWxehJIH8tqtX/oV4GYN5WGYPFa1tzsd4Vyoblm4LePX79WeI4kFHgSbH5P6H9i8l3KCTFHHeJT/g0P55/c60yDb3o6lqpWu9IKE3I4lsTp05Y/W0Ks7W27Jndr162ni0Ybthgd9CQyoiburoh45ECiPGwWUOBVJ4IEpSpOZdDUJLS/vVuSQgvEH0fq/G1DP3SOyR+DNasJ00mwonfaUKHZXmWAlH8marNwPmWapyTSQwCFKKh2HwlJEWETV4fYuFwm3iennb8cX1y4aX9AJWnA2cc35rpulivMijeXs/ssT5iFljXXGYzmkX6nR root@localhost.localdomain

進(jìn)行Base64編碼

echo 'ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2EAAAADAQABAAABAQDVKog04pbbLaarjbpvK7CRaIuUwWxehJIH8tqtX/oV4GYN5WGYPFa1tzsd4Vyoblm4LePX79WeI4kFHgSbH5P6H9i8l3KCTFHHeJT/g0P55/c60yDb3o6lqpWu9IKE3I4lsTp05Y/W0Ks7W27Jndr162ni0Ybthgd9CQyoiburoh45ECiPGwWUOBVJ4IEpSpOZdDUJLS/vVuSQgvEH0fq/G1DP3SOyR+DNasJ00mwonfaUKHZXmWAlH8marNwPmWapyTSQwCFKKh2HwlJEWETV4fYuFwm3iennb8cX1y4aX9AJWnA2cc35rpulivMijeXs/ssT5iFljXXGYzmkX6nR root@localhost.localdomain' | base64 -w 0

這樣就獲得了base64編碼內(nèi)容

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Step5. 開(kāi)始注入

1?? 創(chuàng)建/root/.ssh目錄且權(quán)限為700

# mkdir /root/.ssh
virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} '{"execute":"guest-exec","arguments":{"path":"mkdir","arg":["-p","/root/.ssh"],"capture-output":true}}'

# 假設(shè)上一步返回{"return":{"pid":911}}，接下來(lái)查看結(jié)果（通?？珊雎裕?virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} '{"execute":"guest-exec-status","arguments":{"pid":911}}' 

# chmod 700 /root/.ssh，此行其實(shí)可不執(zhí)行，因?yàn)樯厦鎰?chuàng)建目錄后就是700，但為了防止權(quán)限不正確導(dǎo)致無(wú)法使用，這里還是再刷一次700比較穩(wěn)妥
virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} '{"execute":"guest-exec","arguments":{"path":"chmod","arg":["700","/root/.ssh"],"capture-output":true}}' 

# 假設(shè)上一步返回{"return":{"pid":912}}，接下來(lái)查看結(jié)果（通?？珊雎裕?virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} '{"execute":"guest-exec-status","arguments":{"pid":912}}'

2?? 創(chuàng)建/root/.ssh/authorized_keys文件且權(quán)限為600

# touch /root/.ssh/authorized_keys
virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} '{"execute":"guest-exec","arguments":{"path":"touch","arg":["/root/.ssh/authorized_keys"],"capture-output":true}}'

# 假設(shè)上一步返回{"return":{"pid":913}}，接下來(lái)查看結(jié)果（通常可忽略）
virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} '{"execute":"guest-exec-status","arguments":{"pid":913}}'

# chmod 600 /root/.ssh/authorized_keys，此行其實(shí)可不執(zhí)行，因?yàn)樯厦鎰?chuàng)建文件后就是600，但為了防止權(quán)限不正確導(dǎo)致無(wú)法使用，這里還是再刷一次600比較穩(wěn)妥
virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} '{"execute":"guest-exec","arguments":{"path":"chmod","arg":["600","/root/.ssh/authorized_keys"],"capture-output":true}}'

# 假設(shè)上一步返回{"return":{"pid":914}}，接下來(lái)查看結(jié)果（通?？珊雎裕?virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} '{"execute":"guest-exec-status","arguments":{"pid":914}}'

3?? 將Base64編碼寫入/root/.ssh/authorized_keys

# 打開(kāi)文件（以讀寫方式打開(kāi)），獲得句柄
virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} '{"execute":"guest-file-open", "arguments":{"path":"/root/.ssh/authorized_keys","mode":"w+"}}'

# 寫文件，假設(shè)上一步返回{"return":1000}，1000就是句柄
virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} '{"execute":"guest-file-write", "arguments":{"handle":1000,"buf-b64":"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"}}'

# 關(guān)閉文件
virsh qemu-agent-command ${DOMAIN} '{"execute":"guest-file-close", "arguments":{"handle":1000}}'

查看效果：此時(shí)到VM里查看/root/.ssh/authorized_keys，應(yīng)該能看到新增加的一行

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附1. qemu-ga支持的所有指令

不同的qemu-ga版本、不同的操作系統(tǒng)，支持的指令都會(huì)有所差異，下面是從官網(wǎng)上看到的當(dāng)前所有參數(shù)

? guest-exec
? guest-exec-status
? guest-file-close
? guest-file-flush
? guest-file-open
? guest-file-read
? guest-file-seek
? guest-file-write
? guest-fsfreeze-freeze
? guest-fsfreeze-freeze-list
? guest-fsfreeze-status
? guest-fsfreeze-thaw
? guest-fstrim
? guest-get-fsinfo
? guest-get-host-name
? guest-get-memory-block-info
? guest-get-memory-blocks
? guest-get-osinfo
? guest-get-time
? guest-get-timezone
? guest-get-users
? guest-get-vcpus
? guest-info
? guest-network-get-interfaces
? guest-ping
? guest-set-memory-blocks
? guest-set-time
? guest-set-user-password
? guest-set-vcpus
? guest-shutdown
? guest-suspend-disk
? guest-suspend-hybrid
? guest-suspend-ram
? guest-sync
? guest-sync-delimited

具體使用方法，請(qǐng)參考官網(wǎng)文檔

https://qemu.weilnetz.de/doc/qemu-ga-ref.html

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附2. 配置多個(gè)channel

1?? 可以在XML里配置多個(gè)channel，這樣就可以創(chuàng)建多個(gè)設(shè)備通道

<channel type='unix'>
  <source mode='bind' path='/tmp/channel.sock'/>
  <target type='virtio' name='org.qemu.guest_agent.0'/>
</channel>
<channel type='unix'>
  <source mode='bind' path='/tmp/channel.sock-1'/>
  <target type='virtio' name='org.qemu.guest_agent.1'/>
</channel>

2?? 在VM里要啟動(dòng)2個(gè)qemu-ga守護(hù)進(jìn)程，可以將原有的service文件拷貝一份出來(lái)進(jìn)行修改

cd /usr/lib/systemd/system
cp qemu-guest-agent.service qemu-guest-agent-1.service

然后修改qemu-guest-agent-1.service

3?? 啟動(dòng)服務(wù)

systemctl start qemu-guest-agent-1

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參考文檔

# qemu-ga介紹與使用：QEMU Guest Agent
# qemu-ga完整參數(shù)：https://qemu.weilnetz.de/doc/qemu-ga-ref.html
# 筆者另一篇相關(guān)文章《基于QMP實(shí)現(xiàn)對(duì)qemu虛擬機(jī)進(jìn)行交互》：https://www.toutiao.com/i6646012291059810823/

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