Docker hat sich als unverzichtbares Werkzeug für die Entwicklung und Bereitstellung moderner Software erwiesen. Insbesondere bei der Nutzung von Rust, einer Sprache, die für ihre Sicherheit, Leistung und Speichereffizienz bekannt ist, bietet Docker die Möglichkeit, Anwendungen in schlanken, portablen Containern zu verpacken. Doch nicht alle Docker-Images sind gleich – insbesondere wenn es um die Größe und Sicherheit geht. Eine ideale Vorgehensweise für Rust-Projekte ist die Erstellung von minimalistischen und sicheren Docker-Images basierend auf dem FROM scratch-Image, also einem Base-Image, das praktisch leer ist. Die Erstellung kleiner und sicherer Docker-Images ist ein Mehrwert in vielerlei Hinsicht.
Kleinere Images sind schneller beim Download, verbrauchen weniger Speicherplatz und verringern die Angriffsfläche, da nur das notwendigste an Binärdateien und Bibliotheken enthalten ist. Gerade in produktionskritischen Umgebungen oder bei der Verwendung in Cloud-Infrastrukturen sparen schlanke Images Kosten bei Bandbreite und Speicher und erhöhen die Sicherheit, indem sie potenzielle Schwachstellen reduzieren. Rust eignet sich besonders gut für die Erstellung solcher Images, weil es statisch gelinkte, performante ausführbare Dateien erzeugen kann. Dank der musl libc-Implementierung können Rust-Binaries vollständig statisch gelinkt werden. Das bedeutet, dass keine externen dynamischen Bibliotheken im Container nötig sind, was eine Voraussetzung für den Gebrauch von schrumpfenden Base-Images wie FROM scratch darstellt.
Ein typisches Verfahren beginnt mit einer Multi-Stage-Docker-Build-Strategie. Zuerst wird das Rust-Programm in einer Entwicklungsumgebung aufgebaut, meist basierend auf einem rust:alpine-Image. Alpine Linux ist eine schlanke Distribution, die als Basis für viele kleinere Container dient, allerdings ist sie nicht das endgültige Image, das in der Produktion eingesetzt wird. Innerhalb dieser Build-Umgebung werden alle erforderlichen Abhängigkeiten und Build-Tools installiert, wie beispielsweise der Linker lld, der compiliert wird, um eine schnellere und effizientere Verlinkung zu gewährleisten. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Verwendung des musl-Toolchains gelegt, da sie statisch gelinkte Binaries produziert.
Im nächsten Schritt werden wichtige Systemdateien und Zertifikate in einen zweiten Container auf Basis von alpine kopiert. Dies umfasst unter anderem das CA-Zertifikat-Paket, das benötigt wird, damit TLS-Verbindungen in der Anwendung funktionieren. Auch Dateien zur Zeitzonenunterstützung und typische Konfigurationsdateien wie nsswitch.conf werden eingebunden. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Einrichtung eines unprivilegierten Benutzers mit eingeschränkten Rechten, um die Sicherheit des Containers zu erhöhen.
Die Verwendung eines solchen Users anstelle von root mindert das Risiko von potenziellen Angriffen erheblich. Im letzten Schritt wird das finale Docker-Image mit FROM scratch erstellt. Dieses Image enthält keine vorinstallierten Pakete oder Bibliotheken und startet nur mit den minimal notwendigen Dateien. Es werden Konfigurationsdateien, Zertifikate, die Zeitzonendatenbank sowie das gehashte Rust-Binary vom Build- und Datei-Stage kopiert. Der Container läuft unter dem unprivilegierten Nutzer, und das Arbeitsverzeichnis wird entsprechend gesetzt.
Durch den Verzicht auf unnötige Pakete und Bibliotheken ist das Endergebnis häufig nur wenige Megabyte groß – typische Rust-Services wiegen so im Endeffekt zwischen 8 und 15 Megabyte nach Kompression. Die Vorteile dieser Vorgehensweise sind vielseitig. Zum einen bietet der FROM scratch-Ansatz maximale Kontrolle über das Container-Image, da nur explizit hinzugefügte Dateien enthalten sind. Dadurch reduziert sich die Angriffsfläche massiv, was besonders für sicherheitskritische Anwendungen relevant ist. Zum anderen profitieren Entwickler und DevOps-Teams von schnelleren Build- und Deployment-Zeiten aufgrund der geringen Bildgröße.
Im Vergleich zu anderen Basis-Images wie Debian, Ubuntu oder sogar distroless sind die Bilder mit FROM scratch erheblich kleiner und somit effizienter. Zusätzlich zur Image-Größe trägt die Nutzung von jemalloc als Speicherallocator im Rust-Binary zur Performance und Speicherstabilität der Anwendung bei. Standardmäßig verwendet musl einen einfachen Speicherallocator, dessen Leistung nicht immer optimal ist. Jemalloc hingegen hilft dabei, Speicherfragmentierungen zu vermeiden und sorgt insgesamt für eine bessere Speicherverwaltung, was sich in produktiven Umgebungen deutlich bemerkbar macht. Ein weiterer Sicherheitsaspekt entsteht durch die Verwendung von sogenannten sha256 Digest-Tags für die verwendeten Docker-Basisimages.
Statt immer den latest Tag zu nehmen, was zu Supply-Chain-Angriffen führen kann, ist es empfehlenswert, eindeutige, unveränderliche Identifizierer zu nutzen. So ist sichergestellt, dass bei jedem Build immer exakt dieselbe, geprüfte Version des Images verwendet wird und nicht plötzlich eine kompromittierte oder unerwünschte Version. Für Entwickler, die ihre Rust-Anwendungen containerisieren, bedeutet dies: Der Fokus sollte nicht nur auf der reinen Funktionalität liegen, sondern auch auf einer schlanken und sicheren Containerstruktur. Die Verwendung von multi-stage Builds, gezieltes Hinzufügen nur der notwendigen Dateien, statische Verlinkung der Bibliotheken und die Nutzung von Minimalimages sorgen für robuste und wartbare Container. Ein praktisches Beispiel zeigt, dass mit wenigen Zeilen Code im Dockerfile ein robustes, kleines und sicheres Image produziert werden kann.
Die Einhaltung von Best Practices wie dem Kopieren von nur benötigten Systemdateien mit restriktiven Zugriffsrechten erhöht die Sicherheit, während die Nutzung eines nicht privilegierten Nutzers zusätzliche Schutzmechanismen gegen Container-Eskalationen bietet. Die Nutzung solcher minimalistischer Images hat ferner positive Auswirkungen auf die Continuous Integration und Continuous Delivery (CI/CD). Die kleineren Images können schneller zu Registries und von dort zu Produktionsumgebungen übertragen werden. Das spart Zeit und Kosten, besonders in großen Microservice-Architekturen, in denen mehrere Container gleichzeitig bereitgestellt werden müssen. Abschließend lässt sich sagen, dass der Weg zu kleinen und sicheren Docker-Images für Rust mit FROM scratch eine Kombination aus modernsten Rust-Features, Docker-Multi-Stage-Builds und sicherheitsorientierten Designprinzipien ist.
