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〇、前言
Build, Ship and Run any App, Anywhere
關於Docker更多的概念將不在本文贅述了，作為虛擬化市場的一顆冉冉升起的新星，Docker得到了越來越多企業的青睞，越來越多的開發者決定擁入Docker的懷抱。
“集裝箱”是Docker設計哲學之所在，它讓一臺物理機（或者虛擬機器）同時執行多個彼此隔離的應用變得更為輕鬆簡單，當然這一切還是多虧Linux的相關底層技術，當然，也包括OS X，Windows這兩個作業系統。
Docker的相關教程已經夠多了，但是由於Docker近年來發展迅猛，版本迭代速度較快，多個版本之間還存在不相容的情況，如果在網上找部落格文章，未必能解決自己遇到的問題。
當然，對於Docker的環境安裝，基礎命令之類的內容，是完全沒有問題的，通讀官網文件內容基本都能順利掌握。然而，當筆者嘗試著搭建一套基於SSL的Docker Registry（官網推薦的做法）卻遇到了不少的麻煩，對於這部分內容，大多數部落格文件內容都是直接跳過了SSL的環節，採用了HTTP的訪問形式。
特此分享，通讀完了此篇文章後，對於搭建Docker Registry就不再是問題了。
> docker --version
Docker version 18.03.1-ce, build 9ee9f40
複製程式碼以上是我的Docker環境，建議安裝Docker1.6+以上版本。
除此之外，讀者還需要：
1、一臺安裝了CentOS_7_64bit作業系統的主機（或者虛擬機器）；
2、申請一個域名。不然，可以改HOST檔案，但不保證能成功。筆者在阿里雲申請了一個個人域名，包了5年，價值￥105；
3、如果申請了域名，順便拿一個免費的CA證書，因為需要實現HTTPS訪問，SSL證書是必須的，同樣，阿里雲上有免費證書申請。不然，可以使用OpenSSL自己生成，這也是很多博文所提到的做法，不保證成功；
4、再裝上一個nginx做代理，可選。
5、熟悉Docker的基本概念和常用命令，但不必瞭解Dockerfile，Compose，Swarm，Kubernetes等高階知識。
一、從Docker映象說起
抽象的概念闡述不多說了，筆者舉兩個例子，讓大家感受一下：
1、我們從系統之家下載來的ISO檔案，除了基礎的作業系統，還可能內建了多個預裝軟體；
2、在使用maven管理jar包依賴的時候，為了避免每次都從中央倉庫拉取依賴包，使用了nexus做了代理倉庫。
可以認為，Docker映象就是一系列軟體（檔案）的組合，只要將它們放在合適的宿主上，即可做到開箱即用。
關於本文需要的Docker映象操作，有五個常用的命令：
a、拉取映象，後跟映象倉庫名稱，如果要指定某個版本，可以帶上tag。
> docker pull <repo>[:tag]
複製程式碼b、列出所有映象，能得到映象的相關基本資訊。
> docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
redis latest bfcb1f6df2db 3 weeks ago 107MB
registry 2 d1fd7d86a825 4 months ago 33.3MB
hyper/docker-registry-web latest 0db5683824d8 19 months ago 599MB
複製程式碼c、刪除映象。可以根據映象ID，或者映象倉庫名稱進行刪除。
> docker rmi <IMAGE ID>/<repo>
複製程式碼d、映象打標。可以將此操作與Git打標進行類比，相當於是release一個可用的映象版本。
> docker tag <repo> <new_repo>[:tag]
複製程式碼e、映象推送。同樣是可以借鑑Git領域的push操作，將打包好的映象推送給遠端倉庫（即為Docker Registry）。
> docker push <new_repo>[:tag]
複製程式碼以上五個命令只做簡單介紹，不是本文的重點。更多映象操作命令，可以自行查閱之。
進行接下來的操作之前，請讀者先將registry映象pull下來。
> docker pull registry:2
2: Pulling from library/registry
81033e7c1d6a: Pull complete
b235084c2315: Pull complete
c692f3a6894b: Pull complete
ba2177f3a70e: Pull complete
a8d793620947: Pull complete
Digest: sha256:672d519d7fd7bbc7a448d17956ebeefe225d5eb27509d8dc5ce67ecb4a0bce54
Status: Downloaded newer image for registry:2
複製程式碼此過程會持續幾分鐘，視網路狀況而定，請讀者耐心等候。
注意：筆者在pull的時候，指定了TAG，即為使用v2版本的registry，對於v1版本的registry，讀者大可不必在意了，基本上是淘汰了。
二、先睹為快
對於急切想看一下Docker Registry執行效果的讀者，可以先閱讀本節內容。
執行如下命令即可：
> docker run -d \
-p 5000:5000 \
-v /usr/local/registry:/var/lib/registry \
--restart=always \
--name registry \
registry:2
複製程式碼這是一條典型的run命令，不出意外的話，Registry就在5000埠啟動了。
為了驗證，讀者可以拉取一個busybox映象（因為體積小），進行實驗。
> docker pull busybox
複製程式碼拉取最新的busybox映象後，再給其打標，準備釋出到Registry中。
> docker tag busybox localhost:5000/bosybox:v1.0
複製程式碼最後再推送給Registry。
> docker push localhost:5000/bosybox:v1.0
複製程式碼此時，Registry就有了busybox:v1.0映象了，這時可以不用再去Docker Hub上面拉取了，通過自建的Registry即可。
> docker pull localhost:5000/bosybox:v1.0
複製程式碼如果想檢視遠端倉庫有哪些映象，可以執行如下命令：
> curl http://localhost:5000/v2/_catalog
複製程式碼窺一斑而見全豹，通過以上命令，我們能得出一個重要的結論：
對Registry的訪問都是通過一系列REST API完成的。
到此為止，我們已經搭建了一個Docker Registry的“半成品”，說是“半成品”是因為這個Registry只能在本機正常工作，如果在其他主機上試圖推送映象上來，結果是失敗的。
如果要做到externally-accessible，就必須使用CA安全證書。
三、基於SSL證書改造Registry
在進行本節的操作前，請讀者確認是否滿足了文章開頭所列的條件。
筆者申請了一個域名：iwendao.vip，並對映出來了一個二級域名：registry.iwendao.vip，專門用來作為Docker Registry的訪問，然後基於此二級域名申請CA證書。
不出意外的話，從阿里雲申請的免費證書都是由Symantec頒發的，將證書下載下來後，壓縮包內有兩份檔案：xxxxxx.pem、xxxxxx.key。
將其更名為server.key，server.pem，通過ftp工具上傳至主機，假設存放的目錄是：/usr/local/certs。
> ll /usr/local/certs
- rw-r--r-- 1 root root 1678 May 28 13:42 server.key
- rw-r--r-- 1 root root 3662 May 28 13:42 server.pem
複製程式碼因為頒發的是intermediate certificate，會發現沒有crt檔案，可以使用如下命令得到：
> cat server.pem > server.crt
複製程式碼直接將pem檔案內作為crt檔案的內容輸入，生成了server.crt檔案。
至此，域名及其證書已準備就緒。
如果想使用nginx做代理，需要更改一下nginx.conf檔案，以下是筆者的配置內容：
user root root;
worker_processes 1;
events {
worker_connections 1024;
}
http {
include mime.types;
default_type application/octet-stream;
log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
access_log logs/access.log main;
sendfile on;
keepalive_timeout 60;
gzip on;
server {
listen 443;
server_name i-wendao;
ssl on;
root html;
index index.html index.htm;
ssl_certificate /usr/local/certs/server.pem;
ssl_certificate_key /usr/local/certs/server.key;
ssl_session_timeout 5m;
ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE:ECDH:AES:HIGH:!NULL:!aNULL:!MD5:!ADH:!RC4;
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
ssl_prefer_server_ciphers on;
location ~ {
proxy_pass_header Server;
proxy_set_header Host $http_host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Scheme $scheme;
proxy_pass https://registry;
}
}
upstream registry {
server 127.0.0.1:5000;
}
}
複製程式碼在nginx.conf配置檔案中，需要注意兩個地方：
1、開啟nginx的ssl，只需要配置之前下載好的pem和key檔案，這是阿里雲官方給出的示例，親測有效；
2、因為對Registry的訪問都是通過REST API完成的，而且是HTTPS的訪問協議，所以location節點的配置中，proxy_pass配置的是https://registry，如果配置成http://registry，一旦Docker Registry啟用了SSL後，是訪問不通的。
宿主機的配置已經完成了，接下來對Docker容器進行配置。
對於Docker Registry Server的部署，官方給了兩個途徑：
其一，針對引數不多的情況，可以直接在docker run命令指定；
另一個是通過yaml配置檔案，可以一次性配置多個引數。
在本節，筆者將使用第一種方式部署，第二種方式的部署可以參見文末的附文。
> docker run -d \
-p 5000:5000 \
-v /usr/local/registry:/var/lib/registry \
-v /usr/local/certs:/certs \
-e REGISTRY_HTTP_TLS_CERTIFICATE=/certs/server.crt \
-e REGISTRY_HTTP_TLS_KEY=/certs/server.key \
--restart=always \
--name registry \
registry:2
複製程式碼如果沒有安裝nginx的讀者，可執行這條命令：
> docker run -d \
-p 443:443 \
-v /usr/local/registry:/var/lib/registry \
-v /usr/local/certs:/certs \
-e REGISTRY_HTTP_ADDR=0.0.0.0:443 \
-e REGISTRY_HTTP_TLS_CERTIFICATE=/certs/server.crt \
-e REGISTRY_HTTP_TLS_KEY=/certs/server.key \
--restart=always \
--name registry \
registry:2
複製程式碼可以看到，Docker Registry Server啟用SSL的時候，用到的是crt、key兩個證書檔案。
接下來，我們實驗一下。
> docker tag busybox registry.iwendao.vip/bosybox:v1.0
複製程式碼最後再推送給Registry。
> docker push registry.iwendao.vip/bosybox:v1.0
複製程式碼檢視遠端倉庫有哪些映象。
> curl https://registry.iwendao.vip/v2/_catalog
複製程式碼在另外一臺主機，重複上述步驟，依然可以成功，說明已經搭建成功了。
四、Authentication的加持
通過對Registry Server的搭建，我們能明顯感覺得到，Docker對於安全控制有足夠的重視，這在全網HTTPS化的背景下是恰合時宜的做法。
這節是進階知識，目的是將Docker的安全機制做得更徹底——加上登入校驗機制。
很明顯，既然是私服，就意味著不是每個人都能提交映象的，只有憑藉登入使用者和密碼才行。
當然，登入校驗機制的前提是有HTTPS協議，否則，使用者名稱和密碼都將會明文傳輸。
Docker的認證機制也有很多實現，可以直接用代理（比如nginx）在Registry之前進行攔截驗證，高階的一些的是有Token服務端，引導使用者授權登入，實現難度較大。
本文以最簡單的htpasswd在實現登入校驗機制。關於htpasswd的更多介紹不在本文的範疇，請讀者自行查閱之。
如果主機上沒有安裝此命令工具，可以執行如下命令：
> yum install httpd-tools
複製程式碼因為htpasswd是Apache2的附屬工具命令，如果安裝了Apache2，此命令理應是可以用的。
如果讀者不想安裝了，可以直接使用registry映象，其內建了httpd。
假設密碼檔案存放在/usr/local/auth目錄下面，執行如下命令
> htpasswd -Bbn admin 123456 > /usr/local/auth/passwd
複製程式碼使用registry映象內建的httpd，如下：
> docker run --entrypoint htpasswd registry:2 -Bbn admin 123456 > /usr/local/auth/passwd
複製程式碼兩種方式都能達到同樣的目的：在/usr/local/auth/passwd檔案中生成使用者名稱和密碼。
命令中的admin是使用者名稱，123456即為密碼。
檢視passwd檔案內容：
> cat /usr/local/auth/passwd
admin:$2y$05$/2H8DTcY.1JROHm0MnnK8.UulmbSclib63qTe8FGyWnnE9XWBz3cy
複製程式碼雖然是同樣的命令，但在不同的主機，生成的結果並不相同。因此，在主機A上生成的密碼檔案不能用作主機B上進行認證。
接下來要啟動registry容器了：
> docker run -d \
-p 5000:5000 \
--restart=always \
--name registry \
-v /usr/local/auth:/auth \
-e REGISTRY_AUTH=htpasswd \
-e REGISTRY_AUTH_HTPASSWD_REALM=Registry_Realm \
-e REGISTRY_AUTH_HTPASSWD_PATH=/auth/passwd \
-v /usr/local/certs:/certs \
-e REGISTRY_HTTP_TLS_CERTIFICATE=/certs/server.crt \
-e REGISTRY_HTTP_TLS_KEY=/certs/server.key \
registry:2
複製程式碼啟動成功後，如果試圖直接檢視遠端倉庫有哪些映象，會提示未認證，如下：
> curl https://registry.iwendao.vip/v2/_catalog
{
"errors": [{
"code": "UNAUTHORIZED",
"message": "authentication required",
"detail": [{
"Type": "registry",
"Class": "",
"Name": "catalog",
"Action": "*"
}]
}]
}
複製程式碼包括pull，push操作也都受限了。因此，在做操作之前，需要進行登入。
> docker login https://registry.iwendao.vip
複製程式碼既然有登入，當然就有登出了。
> docker logout https://registry.iwendao.vip
複製程式碼五、WEB UI for Registry
當我們把Registry Server搭建好了之後，就意味著要開始管理我們的映象了。這個時候會發現，並沒有一個視覺化的工具幫助使用者進行映象管理。
目前已經有很多開源的WEB UI管理工具：
1、docker-registry-frontend。截止到目前（2018年5月），其功能主要是映象列表檢視，標籤檢視，還未開放映象刪除功能，在GitHub上開源，stars 1k+。
2、docker-registry-web。相比docker-registry-frontend專案，此專案提供了映象刪除功能，還接入了角色系統，功能有了進一步完善，在GitHub上開源，stars 300+。
3、Rancher。這個平臺的定位類似Kubernetes，不僅僅是映象管理這麼簡單了，對於整個Docker容器管理都是能勝任的。
4、shipyard。很可惜，作者已經沒有精力維護了，從GitHub上的stars，不難看出其昔日的輝煌。
關於WEB UI的安裝部署就不再贅述了，都有其對應的文件。如果對於映象管理沒有什麼特別要求，可以不用WEB UI，或者使用前兩個之一。
六、總結
本文詳述了Docker Registry私服搭建的過程，總結了來自各類部落格，官網的學習資料，幫助讀者順利搭建Docker Registry私服。
附：
1、使用yaml檔案啟動registry server
假設配置檔案的存放路徑是：/usr/local/registry/config.yml
編輯其內容，如下：
version: 0.1
log:
fields:
service: registry
storage:
cache:
blobdescriptor: inmemory
filesystem:
rootdirectory: /var/lib/registry
maxthreads: 100
delete:
enabled: true
http:
addr: 0.0.0.0:5000
host: https://registry.iwendao.vip
secret: yoogurt-taxi-123!@#
headers:
X-Content-Type-Options: [nosniff]
tls:
certificate: /certs/214709594090104.crt
key: /certs/214709594090104.key
health:
storagedriver:
enabled: true
interval: 10s
threshold: 3
複製程式碼更多配置項，可以訪問Configuring a registry。
配置檔案中的配置項是可以對應到前文中-e引數的環境變數，其規則就是：
1、變數名由大寫字母組成；
2、字首固定加上REGISTRY；
3、將YAML中的配置項的冒號（:）變成了下劃線（_）。
比如：
REGISTRY_HTTP_TLS_CERTIFICATE，對應的是http: tls: certificate配置項；
REGISTRY_AUTH_HTPASSWD_PATH，對應的是auth: htpasswd: path配置項。
值得注意的是，配置檔案中所涉及的路徑都是針對容器內的，這就意味著，在啟動registry映象的時候，需要通過-v引數指定掛載目錄。
儲存配置檔案後，即可啟動容器：
> docker run -d -p 5000:5000 --restart=always --name registry \
-v /usr/local/certs:/certs
-v /usr/local/registry/config.yml:/etc/docker/registry/config.yml \
registry:2
複製程式碼2、介紹關於Docker的書籍
- 《第一本Docker書（修訂版）》，當之無愧的Docker啟蒙書。零基礎入門者可以著重看前五章基礎部分，掌握Docker的相關原理及其使用，可用作工具書。讀此書，建議跟著內容同步進行實踐，入門以後，能夠建立起對Docker的興趣，以便持續學習下去。
- 《Docker 容器與容器雲（第2版）》，知識內容有所進階。第一部分內容為基礎知識，可以快速過一遍。本書對於容器雲的概念做了各方面反覆的解釋，非常精彩，可以吸收之。接下來就是容器編排、部署的內容了，可以加之實踐，培養感覺。
- 《Kubernetes權威指南（第2版）》，當之無愧的Kubernetes入門書籍。讀完了《Docker 容器與容器雲（第2版）》的Kubernetes部分，再來讀此書，會輕鬆一些。