目前裸机（物理机）、虚拟机、容器是云计算提供计算服务的三种主流形式。最近有人问，如何判断一个虚拟 shell 环境到底是物理机、虚拟机还是容器？
更进一步，如果是物理机，这个物理机厂商是什么，虚拟机到底是 KVM 还是 XEN，容器是 Docker 还是 rkt、lxc 等？
更进一步，如果是虚拟机，是否可以判断这个虚拟机是运行在 AWS 还是阿里或者 OpenStack，是否能够获取虚拟机的 UUID、instance-type、vpc-id、安全组等信息?
这有点像我们在开发中经常使用的反射(reflection)机制，通过反射可以知道一个类实例(instance)的类(class)是什么，更进一步可以知道这个类的父类是什么、实现了哪些方法、包含哪些属性等。
以下是我用到的一些方法，仅供参考。
1 判断容器
目前应该还没有什么方法能够 100%准确判断虚拟环境是否是容器，至少我没有找到相关文献。
如果环境有systemd-detect-virt命令，则可以直接通过systemd-detect-virt -c命令判断，如果输出为none则不是容器，否则会输出容器类型，比如 lxc。目前很少容器里面放systemd的，我见过的就只有 LXD 的ubuntu镜像，因此这种方法适用性不广。
除此之外，可通过其他 tricks 判断，最简便的方法判断 PID 为 1 的进程，如果该进程就是应用进程则判断是容器，而如果是 init 进程或者 systemd 进程，则不一定是容器，当然不能排除是容器的情况，比如 LXD 实例的进程就为/sbin/init。
容器通过 PID namespace 实现与宿主机以及其他容器的进程 PID 隔离，但是所有容器的进程在宿主机是完全可见的，并且 PID 不一样。
容器和虚拟机不一样的是，容器和宿主机是共享内核的，因此理论上容器内部是没有内核文件的，除非挂载了宿主机的/boot目录：
KERNEL_PATH=$(cat /proc/cmdline | tr ' ' '\n' | awk -F '=' '/BOOT_IMAGE/{print $2}')test -e $KERNEL_PATH && echo "Not Sure" || echo "Container"
复制代码
另外，我们知道容器是通过 cgroup 实现资源限制，每个容器都会放到一个 cgroup 组中，如果是 Docker，则 cgroup 的名称为docker-xxxx，其中xxxx为 Docker 容器的 UUID。而控制容器的资源，本质就是控制运行在容器内部的进程资源，因此我们可以通过查看容器内部进程为 1 的 cgroup 名称获取线索。
如下是我通过 Docker 跑 busybox 的 cgroup 信息:
# docker run -t -i --rm busybox cat /proc/1/cgroup11:memory:/system.slice/docker-9da...11.scope10:pids:/system.slice/docker-9da...11.scope9:hugetlb:/system.slice/docker-9da...11.scope8:blkio:/system.slice/docker-9da...11.scope7:cpuset:/system.slice/docker-9da...11.scope6:devices:/system.slice/docker-9da...11.scope5:perf_event:/system.slice/docker-9da...11.scope4:freezer:/system.slice/docker-9da...11.scope3:cpuacct,cpu:/system.slice/docker-9da...11.scope2:net_prio,net_cls:/system.slice/docker-9da...11.scope1:name=systemd:/system.slice/docker-9da...11.scope
复制代码
我们不仅可以知道这是 Docker 容器，还获取了 Docker 容器的 UUID 为9ba...11。
根据如上的结论，判断一个虚拟环境是否 Docker 的脚本为:
cat /proc/1/cgroup | grep -qi docker \ && echo "Docker" \ || echo "Not Docker"
复制代码
当然如果仅仅判断是否 Docker 容器，还能通过判断是否存在.dockerenv文件区分是否 Docker 容器:
[[ -f /.dockerenv ]] && echo "Docker" || echo "Not Docker"
复制代码
rkt 容器类似，输出结果如下:
# rkt --insecure-options=image run docker://busybox --exec cat -- '/proc/1/cgroup'[ 1547.858418] busybox[6]: 11:perf_event:/[ 1547.858758] busybox[6]: 10:hugetlb:/[ 1547.859055] busybox[6]: 9:memory:/machine.slice/machine-rkt\x2dd6863650\x2da1fa\x2d4a12\x2db754\x2da4e6641023cd.scope[ 1547.859309] busybox[6]: 8:cpuset:/[ 1547.859549] busybox[6]: 7:pids:/machine.slice/machine-rkt\x2dd6863650\x2da1fa\x2d4a12\x2db754\x2da4e6641023cd.scope[ 1547.859781] busybox[6]: 6:net_cls,net_prio:/[ 1547.860038] busybox[6]: 5:blkio:/machine.slice/machine-rkt\x2dd6863650\x2da1fa\x2d4a12\x2db754\x2da4e6641023cd.scope[ 1547.860278] busybox[6]: 4:cpu,cpuacct:/machine.slice/machine-rkt\x2dd6863650\x2da1fa\x2d4a12\x2db754\x2da4e6641023cd.scope[ 1547.860509] busybox[6]: 3:freezer:/[ 1547.860756] busybox[6]: 2:devices:/machine.slice/machine-rkt\x2dd6863650\x2da1fa\x2d4a12\x2db754\x2da4e6641023cd.scope[ 1547.861026] busybox[6]: 1:name=systemd:/machine.slice/machine-rkt\x2dd6863650\x2da1fa\x2d4a12\x2db754\x2da4e6641023cd.scope/init.scope
复制代码
如上的\x2d为-号:
# python -c 'print("\x2d".decode())'-# echo "machine-rkt\x2dd6863650\x2da1fa\x2d4a12\x2db754\x2da4e6641023cd.scope" \| sed 's/\\x2d/-/g'machine-rkt-d6863650-a1fa-4a12-b754-a4e6641023cd.scope
复制代码
因此判断一个虚拟环境是否 rkt 的脚本为：
cat /proc/1/cgroup | \ grep -q 'machine-rkt' \ && echo 'rkt' \ || echo 'not rkt'
复制代码
好奇 AWS lambda 的运行环境是什么，于是写了个函数输出/proc/1/cgroup，结果为:
9:perf_event:/8:memory:/sandbox-8a8cb27:hugetlb:/6:freezer:/sandbox-55f57b5:devices:/4:cpuset:/3:cpuacct:/sandbox-cf5b482:cpu:/sandbox-root-HaLK4d/sandbox-305dc71:blkio:/
复制代码
猜测是一种叫sandbox的运行环境，估计也是一种容器。
判断虚拟环境是否为容器环境相对比较复杂，目前没有完美的方案，总结过程如下：
判断是否可运行systemd-detect-virt -c命令，如果输出为none则不是容器，否则可确定容器类型。
判断PID 1如果为应用本身，则该虚拟环境是容器，否则不能确定是否是容器。
判断是否存在加载的内核文件，如果不存在，则可判断为容器，否则不能确定是否为容器。
判断是否存在/.dockerenv文件，如果存在则为 Docker 容器，否则不能确定是否为容器。
读取/proc/1/cgroup文件，判断是否包含docker、rkt等关键字，如果包含，则说明为容器，否则不能确定是否为容器。
另外，需要特别注意的是，容器必须最先判断，因为容器本身并没有任何的硬件虚拟化，容器看到的硬件特性信息和宿主机看到的完全一样，因此下面介绍的通过lscpu以及 DMI 信息判断是否是虚拟机或者物理机，对容器并不适用。换句话说，不能因为lscpu的Hypervisor vendor值为KVM就说明一定是 KVM 虚拟机，因为它也有可能是容器。下文均假设已经排除为容器的情况。
2 判断物理机
如果使用了 systemd，则可以直接通过systemd-detect-virt命令判断是否物理机:
如果输出为none，则说明是物理机。
当然也可根据 lscpu 命令输出，看是否有Hypervisor vendor属性，如果没有该属性，则一般为物理机，如果存在该属性则一定是虚拟机：
lscpu | grep -Piq 'Hypervisor vendor' \ && echo "Virtual Machine" \ || echo "Physical Machine"
复制代码
获取物理机的信息最直接的方式是查看 DMI 信息/sys/firmware/dmi/tables/DMI，使用dmidecode命令解码:
# dmidecode -t systemSystem InformationManufacturer: HPProduct Name: ProLiant DL380 Gen9Version: Not SpecifiedSerial Number: 6CU6468KKDUUID: 30393137-3136-4336-5536-3436384B4B44Wake-up Type: Power SwitchSKU Number: 719061-B21Family: ProLiant
复制代码
如上可以看出这是台物理机，厂商为 HP，型号为 ProLiant DL380 Gen9，序列号为 6CU6468KKD。
通过ipmitool命令可以查看物理服务器的带外 IP:
ipmitool lan print \ | grep -Pi 'IP Address\s+:' \ | cut -d ':' -f 2 \ | tr -d ' '192.168.0.35
复制代码
当然如果是虚拟机，如上命令会执行失败。
另外也可以通过其他命令查看物理信息，如lshw命令。
3 判断虚拟机
其实前面已经提到了，如果使用了 systemd，则可以直接通过systemd-detect-virt命令判断是否虚拟机:
如果是虚拟机，则会输出虚拟机类型，如 kvm、oracle(virtualbox)、xen 等。
当然也可根据 lscpu 命令输出，查看Hypervisor vendor属性值：
lscpu | grep -i 'Hypervisor vendor' | cut -d ':' -f 2 | tr -d ' '
复制代码
通过如上命令，我的一台 AWS 虚拟机输出为Xen，阿里云虚拟机为KVM，VirtualBox 虚拟机也输出为KVM，这是因为我使用了 KVM 硬件加速虚拟化。
我的搬瓦工虚拟机输出也为KVM，可见搬瓦工主机也是 KVM 虚拟机。
通过如上方法可以获取虚拟机的虚拟化类型，能否获取更多信息呢？参考物理机的获取方式，我们可以通过dmidecode命令获取更多的虚拟机信息。比如我在一台 OpenStack 虚拟机运行如下命令:
# dmidecode -t system# dmidecode 3.1Getting SMBIOS data from sysfs.SMBIOS 2.8 present.
Handle 0x0100, DMI type 1, 27 bytesSystem Information Manufacturer: OpenStack Foundation Product Name: OpenStack Nova Version: 15.0.1 Serial Number: 00310981-9899-e411-906e-00163566263e UUID: 1a48e29f-a023-48b8-b06b-afa63a9cff00 Wake-up Type: Power Switch SKU Number: Not Specified Family: Virtual Machine
复制代码
如上 Manufacturer 为OpenStack Foundation,说明运行在 OpenStack 平台，Version 为 Nova 版本，根据 OpenStack 的releases可知15.0.1对应为 OpenStack Ocata 版本，而 UUID 即虚拟机的 UUID。
AWS 上的一台虚拟机输出为:
$ sudo dmidecode -t systemSystem Information Manufacturer: Xen Product Name: HVM domU Version: 4.2.amazon Serial Number: ec24ea61-ebbd-d428-e3d0-50ca37b49074 UUID: ec24ea61-ebbd-d428-e3d0-50ca37b49074 Wake-up Type: Power Switch SKU Number: Not Specified Family: Not Specified
复制代码
在 Version 中标明了amazon字样。
阿里云虚拟机如下：
# dmidecode -t systemSystem Information Manufacturer: Alibaba Cloud Product Name: Alibaba Cloud ECS Version: pc-i440fx-2.1 Serial Number: f1099eb2-f7b6-4b8f-a02e-0a004b66dc6a UUID: F1099EB2-F7B6-4B8F-A02E-0A004B66DC6A Wake-up Type: Power Switch SKU Number: Not Specified Family: Not Specified
复制代码
可见虽然可以从 system 信息中获取云厂商的线索，但其实虚拟机的 system 信息并没有统一的标准，有的在version中体现，有的在Product Name中表现，完全取决于云厂商自己的配置。
如上整合如下脚本初略判断：
#!/bin/bash
detect_cloud_provider(){ if dmidecode -t system | grep -qi 'amazon'; then echo "AWS" return 0 fi
if dmidecode -t system | grep -qi 'openstack'; then echo "OpenStack" return 0 fi
if dmidecode -t system | grep -qi 'alibaba'; then echo "Aliyun" return 0 fi # ... echo "Unknown" return 1}
detect_cloud_provider $@
复制代码
如上也可以判断公有云是否基于 OpenStack 实现，比如华为虚拟机输出为 OpenStack，可大致猜测华为的公有云是基于 OpenStack 实现的。
AWS 以及 OpenStack 系的虚拟机还可以通过 metadata 或者 ConfigDrive 获取更多信息，以 metadata 为例：
获取虚拟机的 ID:
$ curl -L 169.254.169.254/latest/meta-data/instance-id && echoi-060a8dca9edf35512
复制代码
获取内网 IP:
$ curl -L 169.254.169.254/latest/meta-data/local-ipv4 && echo192.168.0.111
复制代码
获取 instance type(规格):
$ curl -L 169.254.169.254/latest/meta-data/instance-type && echot2.medium
复制代码
获取虚拟机的公有 IP（弹性 IP），这个挺有用的，因为在虚拟机没法通过ifconfig查看弹性 IP，经常登录虚拟机后，忘记自己的公有 IP：
$ curl -L 169.254.169.254/latest/meta-data/public-ipv4 && echo52.82.103.54
复制代码
其他的比如 vpc-id、ami id(镜像 id)、安全组、公钥名等都可以通过该方式获取。
如果是 OpenStack，还可以使用 OpenStack 的 metadata 获取更多信息:
# curl -sL 169.254.169.254/openstack/latest/meta_data.json \| python -m json.tool{ "availability_zone": "nova", "devices": [], "hostname": "int32bit-test-1", "launch_index": 0, "meta": { "cinder_img_volume_type": "07c40142-f06e-483c-8c27-2970579e94b1", "volume_type": "07c40142-f06e-483c-8c27-2970579e94b1" }, "name": "int32bit-test-1", "project_id": "ad19a76ab29c4e448d6efc9645369d0e", "random_seed": "...", "uuid": "1a48e29f-a023-48b8-b06b-afa63a9cff00"}
复制代码
如上可获取虚拟机的租户 ID、volume type 等信息。当然邪恶点可以通过查看 userdata 获取虚拟机初始化 root 密码。AWS 甚至可以查看AccessKeyId以及SecretAccessKey。
4 总结
如上总结了几种判断虚拟化环境类型的方法，不一定准确，仅供参考，当然也可能还有其他更好的方法。
如下是根据前面的结论写的一个探测虚拟化类型的脚本，不一定健壮完备，仅供参考：
#!/bin/sh
detect_container(){ if which systemd-detect-virt >/dev/null 2>&1; then TYPE=$(systemd-detect-virt -c) if [ "$TYPE" = "none" ]; then return 1 else echo "Container: $TYPE" return 0 fi fi if [ -n "$container" ]; then echo "Container: $container" return 0 fi if grep -qi docker /proc/1/cgroup; then echo "Container: Docker" return 0 fi if test -f /.dockerenv; then echo "Container: Docker" return 0 fi if grep -qi 'machine-rkt' /proc/1/cgroup; then echo "Container: rkt" return 0 fi # Other container type detect here return 1}
detect_physical(){ if ! lscpu | grep -qi 'Hypervisor vendor'; then echo "Physical: $(cat /sys/class/dmi/id/product_name)" return 0 fi return 1}
detect_virtual_machine(){ if lscpu | grep -qi 'Hypervisor vendor'; then HYPER_TYPE=$(lscpu | grep -i "Hypervisor vendor" \ | cut -d ':' -f 2 | sed 's/^ *//g') if dmidecode -t system | grep -qi 'amazon'; then echo "Virtual Machine: AWS/$HYPER_TYPE" elif dmidecode -t system | grep -qi 'openstack'; then echo "Virtual Machine: OpenStack/$HYPER_TYPE" elif dmidecode -t system | grep -qi 'alibaba'; then echo "Virtual Machine: Aliyun/$HYPER_TYPE" else Manufacturer=$(dmidecode -t system | grep 'Manufacturer' \ | cut -d ':' -f 2 | sed 's/^ *//g') ProductName=$(dmidecode -t system | grep 'Product Name' \ | cut -d ':' -f 2 | sed 's/^ *//g') Version=$(dmidecode -t system | grep 'Version' \ | cut -d ':' -f 2 | sed 's/^ *//g') echo "Virtual Machine: $Manufacturer $ProductName($Version)/$HYPER_TYPE" fi return 0 fi return 1}
detect_virtual_type(){ detect_container || detect_physical \ || detect_virtual_machine || echo "Unknown"}
detect_virtual_type "$@"
复制代码
评论