开源企业级容器Registry架构简介

VMware公司最近开源了企业级Registry项目Harbor，由VMware中国研发的团队负责开发。Harbor项目是帮助用户迅速搭建一个企业级的registry 服务。它以Docker公司开源的registry为基础，提供了管理UI， 基于角色的访问控制（Role Based Access Control），AD/LDAP集成、以及审计日志（Audit logging） 等企业用户需求的功能，同时还原生支持中文，对广大中国用户是一个好消息。本文将介绍Harbor项目的主要组件，并阐述Harbor的工作原理。
　　架构介绍
　　
　　Harbor在架构上主要由五个组件构成：
　　Proxy：Harbor的registry， UI， token等服务，通过一个前置的反向代理统一接收浏览器、Docker客户端的请求，并将请求转发给后端不同的服务。
　　Registry： 负责储存Docker镜像，并处理dockerpush/pull 命令。由于我们要对用户进行访问控制，即不同用户对Docker image有不同的读写权限，Registry会指向一个token服务，强制用户的每次docker pull/push请求都要携带一个合法的token，Registry会通过公钥对token 进行解密验证。
　　Core services： 这是Harbor的核心功能，主要提供以下服务：
　　UI：提供图形化界面，帮助用户管理registry上的镜像（image）， 并对用户进行授权。 webhook：为了及时获取registry
　　上image状态变化的情况， 在Registry上配置webhook，把状态变化传递给UI模块。
　　token服务：负责根据用户权限给每个docker push/pull命令签发token.Docker
　　客户端向Regiøstry服务发起的请求，如果不包含token，会被重定向到这里，获得token后再重新向Registry进行请求。
　　Database：为coreservices提供数据库服务，负责储存用户权限、审计日志、Docker image分组信息等数据。
　　Log collector：为了帮助监控Harbor运行，负责收集其他组件的log，供日后进行分析。
　　技术实现
　　Harbor的每个组件都是以Docker 容器的形式构建的，因此很自然地，我们使用Docker Compose来对它进行部署。
　　在源代码中（https://github.com/vmware/harbor）， 用于部署Harbor的Docker Compose 模板位于 /Deployer/docker-compose.yml. 打开这个模板文件，会发现Harbor由5个容器组成：
　　proxy： 由Nginx 服务器构成的反向代理。registry：由Docker官方的开源registry 镜像构成的容器实例。ui： 即架构中的core services， 构成此容器的代码是Harbor项目的主体。mysql： 由官方MySql镜像构成的数据库容器。log： 运行着rsyslogd的容器，通过log-driver的形式收集其他容器的日志。
　　这几个容器通过Dockerlink的形式连接在一起，这样，在容器之间可以通过容器名字互相访问。对终端用户而言，只需要暴露proxy（即Nginx）的服务端口。
　　工作原理
　　下面以两个Docker 命令为例，讲解主要组件之间如何协同工作。
　　docker login
　　假设我们将Harbor部署在IP 为192.168.1.10的虚机上。用户通过docker login命令向这个Harbor服务发起登录请求：
　　# docker login 192.168.1.10
　　当用户输入所需信息并点击回车后，Docker 客户端会向地址“192.168.1.10/v2/” 发出HTTP GET请求。Harbor的各个容器会通过以下步骤处理：
　　
　　（a） 首先，这个请求会由监听80端口的proxy容器接收到。根据预先设置的匹配规则，容器中的Nginx会将请求转发给后端的registry 容器；
　　（b） 在registry容器一方，由于配置了基于token的认证，registry会返回错误代码401，提示Docker客户端访问token服务绑定的URL。在Harbor中，这个URL指向Core Services；
　　（c） Docker 客户端在接到这个错误代码后，会向token服务的URL发出请求，并根据HTTP协议的Basic Authentication规范，将用户名密码组合并编码，放在请求头部（header）；
　　（d） 类似地，这个请求通过80端口发到proxy容器后，Nginx会根据规则把请求转发给ui容器，ui容器监听token服务网址的处理程序接收到请求后，会将请求头解码，得到用户名、密码；
　　（e） 在得到用户名、密码后，ui容器中的代码会查询数据库，将用户名、密码与mysql容器中的数据进行比对（注：ui 容器还支持LDAP的认证方式，在那种情况下ui会试图和外部LDAP服务进行通信并校验用户名/密码）。比对成功，ui容器会返回表示成功的状态码，并用密钥生成token，放在响应体中返回给Docker 客户端。
　　至此，一次docker login 成功地完成了，Docker客户端会把步骤（c）中编码后的用户名密码保存在本地的隐藏文件中。
　　docker push的流程
　　
　　用户登录成功后用docker push命令向Harbor 推送一个Docker image：
　　# docker push 192.168.1.10/library/hello-world
　　（a） 首先，docker 客户端会重复login的过程，首先发送请求到registry，之后得到token 服务的地址；
　　（b） 之后，Docker 客户端在访问ui容器上的token服务时会提供额外信息，指明它要申请一个对imagelibrary/hello-world进行push操作的token；
　　（c） token 服务在经过Nginx转发得到这个请求后，会访问数据库核实当前用户是否有权限对该image进行push。如果有权限，它会把image的信息以及push动作进行编码，并用私钥签名，生成token返回给Docker客户端；
　　（d） 得到token之后Docker客户端会把token放在请求头部，向registry发出请求，试图开始推送image。Registry 收到请求后会用公钥解码token并进行核对，一切成功后，image的传输就开始了。
　　本文并未涉及Harbor项目本身的配置、部署，这方面请参考Harbor在github上的文档：https://github.com/vmware/harbor