開源企業(yè)級容器Registry架構(gòu)簡介

VMware公司最近開源了企業(yè)級Registry項(xiàng)目Harbor，由VMware中國研發(fā)的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)開發(fā)。Harbor項(xiàng)目是幫助用戶迅速搭建一個(gè)企業(yè)級的registry 服務(wù)。它以Docker公司開源的registry為基礎(chǔ)，提供了管理UI， 基于角色的訪問控制（Role Based Access Control），AD/LDAP集成、以及審計(jì)日志（Audit logging） 等企業(yè)用戶需求的功能，同時(shí)還原生支持中文，對廣大中國用戶是一個(gè)好消息。本文將介紹Harbor項(xiàng)目的主要組件，并闡述Harbor的工作原理。
　　架構(gòu)介紹
　　
　　Harbor在架構(gòu)上主要由五個(gè)組件構(gòu)成：
　　Proxy：Harbor的registry， UI， token等服務(wù)，通過一個(gè)前置的反向代理統(tǒng)一接收瀏覽器、Docker客戶端的請求，并將請求轉(zhuǎn)發(fā)給后端不同的服務(wù)。
　　Registry： 負(fù)責(zé)儲存Docker鏡像，并處理dockerpush/pull 命令。由于我們要對用戶進(jìn)行訪問控制，即不同用戶對Docker image有不同的讀寫權(quán)限，Registry會指向一個(gè)token服務(wù)，強(qiáng)制用戶的每次docker pull/push請求都要攜帶一個(gè)合法的token，Registry會通過公鑰對token 進(jìn)行解密驗(yàn)證。
　　Core services： 這是Harbor的核心功能，主要提供以下服務(wù)：
　　UI：提供圖形化界面，幫助用戶管理registry上的鏡像（image）， 并對用戶進(jìn)行授權(quán)。 webhook：為了及時(shí)獲取registry
　　上image狀態(tài)變化的情況， 在Registry上配置webhook，把狀態(tài)變化傳遞給UI模塊。
　　token服務(wù)：負(fù)責(zé)根據(jù)用戶權(quán)限給每個(gè)docker push/pull命令簽發(fā)token.Docker
　　客戶端向Regi?stry服務(wù)發(fā)起的請求，如果不包含token，會被重定向到這里，獲得token后再重新向Registry進(jìn)行請求。
　　Database：為coreservices提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)，負(fù)責(zé)儲存用戶權(quán)限、審計(jì)日志、Docker image分組信息等數(shù)據(jù)。
　　Log collector：為了幫助監(jiān)控Harbor運(yùn)行，負(fù)責(zé)收集其他組件的log，供日后進(jìn)行分析。
　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)
　　Harbor的每個(gè)組件都是以Docker 容器的形式構(gòu)建的，因此很自然地，我們使用Docker Compose來對它進(jìn)行部署。
　　在源代碼中（https://github.com/vmware/harbor）， 用于部署Harbor的Docker Compose 模板位于 /Deployer/docker-compose.yml. 打開這個(gè)模板文件，會發(fā)現(xiàn)Harbor由5個(gè)容器組成：
　　proxy： 由Nginx 服務(wù)器構(gòu)成的反向代理。registry：由Docker官方的開源registry 鏡像構(gòu)成的容器實(shí)例。ui： 即架構(gòu)中的core services， 構(gòu)成此容器的代碼是Harbor項(xiàng)目的主體。mysql： 由官方MySql鏡像構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫容器。log： 運(yùn)行著rsyslogd的容器，通過log-driver的形式收集其他容器的日志。
　　這幾個(gè)容器通過Dockerlink的形式連接在一起，這樣，在容器之間可以通過容器名字互相訪問。對終端用戶而言，只需要暴露proxy（即Nginx）的服務(wù)端口。
　　工作原理
　　下面以兩個(gè)Docker 命令為例，講解主要組件之間如何協(xié)同工作。
　　docker login
　　假設(shè)我們將Harbor部署在IP 為192.168.1.10的虛機(jī)上。用戶通過docker login命令向這個(gè)Harbor服務(wù)發(fā)起登錄請求：
　　# docker login 192.168.1.10
　　當(dāng)用戶輸入所需信息并點(diǎn)擊回車后，Docker 客戶端會向地址“192.168.1.10/v2/” 發(fā)出HTTP GET請求。Harbor的各個(gè)容器會通過以下步驟處理：
　　
　?。╝） 首先，這個(gè)請求會由監(jiān)聽80端口的proxy容器接收到。根據(jù)預(yù)先設(shè)置的匹配規(guī)則，容器中的Nginx會將請求轉(zhuǎn)發(fā)給后端的registry 容器；
　?。╞） 在registry容器一方，由于配置了基于token的認(rèn)證，registry會返回錯(cuò)誤代碼401，提示Docker客戶端訪問token服務(wù)綁定的URL。在Harbor中，這個(gè)URL指向Core Services；
　?。╟） Docker 客戶端在接到這個(gè)錯(cuò)誤代碼后，會向token服務(wù)的URL發(fā)出請求，并根據(jù)HTTP協(xié)議的Basic Authentication規(guī)范，將用戶名密碼組合并編碼，放在請求頭部（header）；
　　（d） 類似地，這個(gè)請求通過80端口發(fā)到proxy容器后，Nginx會根據(jù)規(guī)則把請求轉(zhuǎn)發(fā)給ui容器，ui容器監(jiān)聽token服務(wù)網(wǎng)址的處理程序接收到請求后，會將請求頭解碼，得到用戶名、密碼；
　　（e） 在得到用戶名、密碼后，ui容器中的代碼會查詢數(shù)據(jù)庫，將用戶名、密碼與mysql容器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對（注：ui 容器還支持LDAP的認(rèn)證方式，在那種情況下ui會試圖和外部LDAP服務(wù)進(jìn)行通信并校驗(yàn)用戶名/密碼）。比對成功，ui容器會返回表示成功的狀態(tài)碼，并用密鑰生成token，放在響應(yīng)體中返回給Docker 客戶端。
　　至此，一次docker login 成功地完成了，Docker客戶端會把步驟（c）中編碼后的用戶名密碼保存在本地的隱藏文件中。
　　docker push的流程
　　
　　用戶登錄成功后用docker push命令向Harbor 推送一個(gè)Docker image：
　　# docker push 192.168.1.10/library/hello-world
　?。╝） 首先，docker 客戶端會重復(fù)login的過程，首先發(fā)送請求到registry，之后得到token 服務(wù)的地址；
　?。╞） 之后，Docker 客戶端在訪問ui容器上的token服務(wù)時(shí)會提供額外信息，指明它要申請一個(gè)對imagelibrary/hello-world進(jìn)行push操作的token；
　?。╟） token 服務(wù)在經(jīng)過Nginx轉(zhuǎn)發(fā)得到這個(gè)請求后，會訪問數(shù)據(jù)庫核實(shí)當(dāng)前用戶是否有權(quán)限對該image進(jìn)行push。如果有權(quán)限，它會把image的信息以及push動作進(jìn)行編碼，并用私鑰簽名，生成token返回給Docker客戶端；
　?。╠） 得到token之后Docker客戶端會把token放在請求頭部，向registry發(fā)出請求，試圖開始推送image。Registry 收到請求后會用公鑰解碼token并進(jìn)行核對，一切成功后，image的傳輸就開始了。
　　本文并未涉及Harbor項(xiàng)目本身的配置、部署，這方面請參考Harbor在github上的文檔：https://github.com/vmware/harbor
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