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05 仓库访问:怎样搭建属于你的私有仓库?

在第三课时“镜像使用:Docker 环境下如何配置你的镜像?”里,我介绍了镜像的基本操作和镜像的原理,那么有了镜像,我们应该如何更好地存储和分发镜像呢?答案就是今天的主角——Docker 的镜像仓库。其实我们不仅可以使用公共镜像仓库存储和分发镜像,也可以自己搭建私有的镜像仓库,那在搭建之前,我们先回顾下仓库的基础知识。

仓库是什么?

仓库(Repository)是存储和分发 Docker 镜像的地方。镜像仓库类似于代码仓库,Docker Hub 的命名来自 GitHub,Github 是我们常用的代码存储和分发的地方。同样 Docker Hub 是用来提供 Docker 镜像存储和分发的地方。

有的同学可能经常分不清注册服务器(Registry)和仓库(Repository)的概念。在这里我可以解释下这两个概念的区别:注册服务器是存放仓库的实际服务器,而仓库则可以被理解为一个具体的项目或者目录;注册服务器可以包含很多个仓库,每个仓库又可以包含多个镜像。例如我的镜像地址为 docker.io/centos,docker.io 是注册服务器,centos 是仓库名。 它们之间的关系如图 1 所示。

Lark20200911-162223.png

按照类型,我们将镜像仓库分为公共镜像仓库和私有镜像仓库。

公共镜像仓库

公共镜像仓库一般是 Docker 官方或者其他第三方组织(阿里云,腾讯云,网易云等)提供的,允许所有人注册和使用的镜像仓库。

Docker Hub 是全球最大的镜像市场,目前已经有超过 10w 个容器镜像,这些容器镜像主要来自软件供应商、开源组织和社区。大部分的操作系统镜像和软件镜像都可以直接在 Docker Hub 下载并使用。

Drawing 1.png

图 2 Docker Hub 镜像

下面我以 Docker Hub 为例,教你如何使用公共镜像仓库分发和存储镜像。

注册 Docker Hub 账号

我们首先访问Docker Hub官网,点击注册按钮进入注册账号界面。

Drawing 2.png

图 3 注册 Docker Hub 账号

注册完成后,我们可以点击创建仓库,新建一个仓库用于推送镜像。

Drawing 3.png

图 4 创建仓库

这里我的账号为 lagoudocker,创建了一个名称为 busybox 的仓库,创建好仓库后我们就可以推送本地镜像到这个仓库里了。下面我通过一个实例来演示一下如何推送镜像到自己的仓库中。

首先我们使用以下命令拉取 busybox 镜像:

$ docker pull busybox
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/busybox
Digest: sha256:4f47c01fa91355af2865ac10fef5bf6ec9c7f42ad2321377c21e844427972977
Status: Image is up to date for busybox:latest
docker.io/library/busybox:latest

在推送镜像仓库前,我们需要使用docker login命令先登录一下镜像服务器,因为只有已经登录的用户才可以推送镜像到仓库。

$ docker login
Login with your Docker ID to push and pull images from Docker Hub. If you don't have a Docker ID, head over to https://hub.docker.com to create one.
Username: lagoudocker
Password:
Login Succeeded

使用docker login命令登录镜像服务器,这时 Docker 会要求我们输入用户名和密码,输入我们刚才注册的账号和密码,看到Login Succeeded表示登录成功。登录成功后就可以推送镜像到自己创建的仓库了。

docker login命令默认会请求 Docker Hub,如果你想登录第三方镜像仓库或者自建的镜像仓库,在docker login后面加上注册服务器即可。例如我们想登录访问阿里云镜像服务器,则使用docker login registry.cn-beijing.aliyuncs.com,输入阿里云镜像服务的用户名密码即可。

在本地镜像推送到自定义仓库前,我们需要先把镜像“重命名”一下,才能正确推送到自己创建的镜像仓库中,使用docker tag命令将镜像“重命名”:

$ docker tag busybox lagoudocker/busybox

镜像“重命名”后使用docker push命令就可以推送镜像到自己创建的仓库中了。

$ docker push lagoudocker/busybox
The push refers to repository [docker.io/lagoudocker/busybox]
514c3a3e64d4: Mounted from library/busybox
latest: digest: sha256:400ee2ed939df769d4681023810d2e4fb9479b8401d97003c710d0e20f7c49c6 size: 527

此时,busybox这个镜像就被推送到自定义的镜像仓库了。这里我们也可以新建其他的镜像仓库,然后把自己构建的镜像推送到仓库中。 有时候,出于安全或保密的需求,你可能想要搭建一个自己的镜像仓库,下面我带你一步一步构建一个私有的镜像仓库。

搭建私有仓库

启动本地仓库

Docker 官方提供了开源的镜像仓库 Distribution,并且镜像存放在 Docker Hub 的 Registry 仓库下供我们下载。

我们可以使用以下命令启动一个本地镜像仓库:

$ docker run -d -p 5000:5000 --name registry registry:2.7
Unable to find image 'registry:2.7' locally
2.7: Pulling from library/registry
cbdbe7a5bc2a: Pull complete
47112e65547d: Pull complete
46bcb632e506: Pull complete
c1cc712bcecd: Pull complete
3db6272dcbfa: Pull complete
Digest: sha256:8be26f81ffea54106bae012c6f349df70f4d5e7e2ec01b143c46e2c03b9e551d
Status: Downloaded newer image for registry:2.7
d7e449a8a93e71c9a7d99c67470bd7e7a723eee5ae97b3f7a2a8a1cf25982cc3

使用docker ps命令查看一下刚才启动的容器:

$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                    NAMES
d7e449a8a93e        registry:2.7        "/entrypoint.sh /etc…"   50 seconds ago      Up 49 seconds       0.0.0.0:5000->5000/tcp   registry

此时我们就拥有了一个私有镜像仓库,访问地址为localhost,端口号为 5000。

推送镜像到本地仓库

我们依旧使用 busybox 镜像举例。首先我们使用docker tag命令把 busybox 镜像"重命名"为localhost:5000/busybox

$ docker tag busybox localhost:5000/busybox

此时 Docker 为busybox镜像创建了一个别名localhost:5000/busyboxlocalhost:5000为主机名和端口,Docker 将会把镜像推送到这个地址。 使用docker push推送镜像到本地仓库:

$ docker push localhost:5000/busybox
The push refers to repository [localhost:5000/busybox]
514c3a3e64d4: Layer already exists
latest: digest: sha256:400ee2ed939df769d4681023810d2e4fb9479b8401d97003c710d0e20f7c49c6 size: 527

这里可以看到,我们已经可以把busybox推送到了本地镜像仓库。

此时,我们验证一下从本地镜像仓库拉取镜像。首先,我们删除本地的busyboxlocalhost:5000/busybox镜像。

$ docker rmi busybox localhost:5000/busybox
Untagged: busybox:latest
Untagged: [email protected]:4f47c01fa91355af2865ac10fef5bf6ec9c7f42ad2321377c21e844427972977
Untagged: localhost:5000/busybox:latest
Untagged: localhost:5000/[email protected]:400ee2ed939df769d4681023810d2e4fb9479b8401d97003c710d0e20f7c49c6

查看一下本地busybox镜像:

$ docker image ls busybox
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE

可以看到此时本地已经没有busybox这个镜像了。下面,我们从本地镜像仓库拉取busybox镜像:

$ docker pull localhost:5000/busybox
Using default tag: latest
latest: Pulling from busybox
Digest: sha256:400ee2ed939df769d4681023810d2e4fb9479b8401d97003c710d0e20f7c49c6
Status: Downloaded newer image for localhost:5000/busybox:latest
localhost:5000/busybox:latest

然后再使用docker image ls busybox命令,这时可以看到我们已经成功从私有镜像仓库拉取busybox镜像到本地了

持久化镜像存储

我们知道,容器是无状态的。上面私有仓库的启动方式可能会导致镜像丢失,因为我们并没有把仓库的数据信息持久化到主机磁盘上,这在生产环境中是无法接受的。下面我们使用以下命令将镜像持久化到主机目录:

$ docker run -v /var/lib/registry/data:/var/lib/registry -d -p 5000:5000 --name registry registry:2.7

我们在上面启动registry的命令中加入了-v /var/lib/registry/data:/var/lib/registry-v的含义是把 Docker 容器的某个目录或文件挂载到主机上,保证容器被重建后数据不丢失。-v参数冒号前面为主机目录,冒号后面为容器内目录。

事实上,registry 的持久化存储除了支持本地文件系统还支持很多种类型,例如 S3、Google Cloud Platform、Microsoft Azure Blob Storage Service 等多种存储类型。

到这里我们的镜像仓库虽然可以本地访问和拉取,但是如果你在另外一台机器上是无法通过 Docker 访问到这个镜像仓库的,因为 Docker 要求非localhost访问的镜像仓库必须使用 HTTPS,这时候就需要构建外部可访问的镜像仓库。

构建外部可访问的镜像仓库

要构建一个支持 HTTPS 访问的安全镜像仓库,需要满足以下两个条件:

  • 拥有一个合法的域名,并且可以正确解析到镜像服务器;
  • 从证书颁发机构(CA)获取一个证书。

在准备好域名和证书后,就可以部署我们的镜像服务器了。这里我以regisry.lagoudocker.io这个域名为例。首先准备存放证书的目录/var/lib/registry/certs,然后把申请到的证书私钥和公钥分别放到该目录下。 假设我们申请到的证书文件分别为regisry.lagoudocker.io.crtregisry.lagoudocker.io.key

如果上一步启动的仓库容器还在运行,我们需要先停止并删除它。

$ docker stop registry && docker rm registry

然后使用以下命令启动新的镜像仓库:

$ docker run -d \
  --name registry \
  -v "/var/lib/registry/data:/var/lib/registry \
  -v "/var/lib/registry/certs:/certs \
  -e REGISTRY_HTTP_ADDR=0.0.0.0:443 \
  -e REGISTRY_HTTP_TLS_CERTIFICATE=/certs/regisry.lagoudocker.io.crt \
  -e REGISTRY_HTTP_TLS_KEY=/certs/regisry.lagoudocker.io.key \
  -p 443:443 \
  registry:2.7

这里,我们使用 -v 参数把镜像数据持久化在/var/lib/registry/data目录中,同时把主机上的证书文件挂载到了容器的 /certs 目录下,同时通过 -e 参数设置 HTTPS 相关的环境变量参数,最后让仓库在主机上监听 443 端口。

仓库启动后,我们就可以远程推送镜像了。

$ docker tag busybox regisry.lagoudocker.io/busybox
$ docker push regisry.lagoudocker.io/busybox

私有仓库进阶

Docker 官方开源的镜像仓库Distribution仅满足了镜像存储和管理的功能,用户权限管理相对较弱,并且没有管理界面。

如果你想要构建一个企业的镜像仓库,Harbor 是一个非常不错的解决方案。Harbor 是一个基于Distribution项目开发的一款企业级镜像管理软件,拥有 RBAC (基于角色的访问控制)、管理用户界面以及审计等非常完善的功能。目前已经从 CNCF 毕业,这代表它已经有了非常高的软件成熟度。

Drawing 4.png

图 5 Harbor 官网

Harbor 的使命是成为 Kubernetes 信任的云原生镜像仓库。 Harbor 需要结合 Kubernetes 才能发挥其最大价值,因此,在这里我就不展开介绍 Harbor 了。如果你对 Harbor 构建企业级镜像仓库感兴趣,可以到它的官网了解更多。

结语

到此,相信你不仅可以使用公共镜像仓库存储和拉取镜像,还可以自己动手搭建一个私有的镜像仓库。那当你使用 Docker Hub 拉取镜像很慢的时候,你知道如何加快镜像的拉取速度吗?思考后,可以把你的想法写在留言区。