容器镜像仓库之选：企业级容器registry Harbor实践（上）
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目录：
1.背景
2.开源Docker Registry的不足
3.新的选择--Harbor
4.Harbor的使用
背景
公司于去年启动了新一代数字化企业云平台的研发，基于DevOps打造新一代的企业云计算平台，底层的容器云平台是重要的可选组件。容器云目前启动了第三版的重构，一些组件又有了重新选型的机会。
DevOps这个概念已经出来很多年了，相信大家已经不陌生了，说简单点，它就是开发（Development）和运维（Operations）这两个领域的合并。那么为什么要合并这两个领域？原因很多，但首要原因是：目前这两个领域的工作流程是脱节的，绝对的脱节。很多公司的开发部门和运维部门之间存在的深刻矛盾，其实就是这个“脱节”造成的。
开发部门在产品研发的时候，没有充分考虑部署要求，开发完了只管丢给运维去上线。运维拿到东西上线困难，回来找开发，开发却不一定认可，双方扯来扯去，最后开发修改，运维又有问题再来回找开发，不断循环。最后导致整个产品上线效率低下，运行不稳定。
公司的新一代数字化企业云平台，就是希望基于Devops理念，为企业打造集人员，需求，开发，自动构建，测试，运维一体的企业云平台。我们来看一下我们平台整体的逻辑架构:
从上图可以看出，平台在逻辑上是分成多层的，硬件上有基础设施平台，基础设施平台上又有基础服务平台，最上层则是各种微应用。DevoOps则是纵跨多层，它由多个领域系统构成，如TM(租户管理）,PM(项目管理),SRM(软件资源管理）,SCM(软件配置管理）等等，协调并管理整个平台资源。其中，基础设施平台中有IaaS，也有CaaS。IaaS与CaaS都是可选组件，他们可以只有一个，也可以两者都有。两者都有的时候，CaaS可以存在于IaaS之中。这里图中的CaaS指的是我们的容器云。
我们再来看一下我们的DevOps平台的整体技术选型：
如图，在选型时，我们将整个平台主要分成了三块。容器云对应基础设施层中的容器层。容器目前采用的是Docker, 平台管理用了谷歌的kubernetes, 容器网络目前是用的flannel，dns用的skydns, 平台系统使用的是coreos。容器镜像仓库，容器云的前两个小版本，我们使用的是开源的Docker Registry，配合nginx搭建容器镜像私库，使用还比较稳定，但也发现了它的一些不足。
开源Docker Registry的不足
同很多团队进行容器云构建的初始阶段一样，一开始我们并不太注重安全，容器仓库一般都是配置成insecure-registry直接使用。这次，我们决定加强安全方面的控制。我们发现了它的一些不足如下：
用户与鉴权
Docker Registry V2可以基于htpasswd文件进行简单的用户管理，但是维护不便，也没有对外的API可供集成。缺少日志与审记
Docker Registry没有日志收集能力，也缺少审记。复制与同步
在不同的Registry实例之间复制镜像是十分普遍的需求，但Docker Registry只支持将公有Registry的镜像同步至私有仓库 。镜像删除不便
Docker客户端没有提供删除仓库镜像的命令，删除仓库中的镜像，只能通过其它工具调用rest api 。缺少图形化的管理界面
要想补上这些缺点，需要在自已的容器云中做一些加强，需要工作量。除了Docker Registry，还有没有其它的选择，已经补齐了这些能力，或部分补齐了呢？于是，我们做了一点小了解。
目前业界可选的Containger Registry主要有如下：
Docker Hub 提供了直观的界面、自动化构建、私有仓库以及众多官方镜像。这是官方的公有库，下载镜像必须联接外网。
Docker Registry 最流行的开源registry。你可以在自己的设施上运行或者使用Docker Hub。
Quay.io 最初由一个两人工作室开发的产品，专注于Docker私有库。目前已被Coreos收购。
CoreOS Enterprise Registry Coreos收购Quay.io之后推出的企业级Containger Registry，提供细化权限和审计跟踪。
Nexus 3.0 nexus原来只是一个maven的仓库服务器，升级到3.0之后，也可以使用它对docker的镜像进行管理。
Harbor vmware开源的企业级容器registry，基于开源的Docker Registry进行增强。
Docker Hub相信大家都不陌生，用来做私库的源库是可以的，可以将一些基础镜像从这个云库拉到私库中。它并不适合在容器云中直接使用，下载镜像时需要连外网，速度也是个大问题。
Docker Registry就不说了，接下来的Quay.io，CoreOS Enterprise Registry是付费的，或者是商业付费的，不考虑。Nexus 3有图形化的管理页面可以操作镜像，但其它的能力与Docker Registry差不多。最后看到的harbor，则令我们眼前一亮。
新的选择--Harbor
Harbor是VMware公司于2016年开源的企业级Docker Registry项目。它是一个用于存储和分发Docker镜像的企业级Registry服务器，通过添加一些企业必需的功能特性，例如安全、标识和管理等，扩展了开源Docker Distribution。
作为一个企业级私有Registry服务器，Harbor提供了更好的性能和安全。提升用户使用Registry构建和运行环境传输镜像的效率。Harbor支持安装在多个Registry节点的镜像资源复制，镜像全部保存在私有Registry中， 确保数据和知识产权在公司内部网络中管控。另外，Harbor也提供了高级的安全特性，诸如用户管理，访问控制和活动审计等。
Harbor的特点如下：
基于角色的访问控制 - 用户与Docker镜像仓库通过“项目”进行组织管理，一个用户可以对多个镜像仓库在同一命名空间（project）里有不同的权限。
镜像复制 - 镜像可以在多个Registry实例中复制（同步）。尤其适合于负载均衡，高可用，混合云和多云的场景。
图形化用户界面 - 用户可以通过浏览器来浏览，检索当前Docker镜像仓库，管理项目和命名空间。
AD/LDAP 支持 - Harbor可以集成企业内部已有的AD/LDAP，用于鉴权认证管理。
审计管理 - 所有针对镜像仓库的操作都可以被记录追溯，用于审计管理。
国际化 - 已拥有英文、中文、德文、日文和俄文的本地化版本。更多的语言将会添加进来。
RESTful API - RESTful API 提供给管理员对于Harbor更多的操控, 使得与其它管理软件集成变得更容易。
部署简单 - 提供在线和离线两种安装工具，也可以安装到vSphere平台(OVA方式)虚拟设备。
Harbor基于Docker Registry做了增强，添加了很多企业级管理需要的能力，使原来能力较弱的Docker Registry更适合于生产环境中使用。
我们再看看Harbor的整体架构：
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。
我们再来看一个harbor的核心概念
以上是Harbor的核心概念。一个项目可以看成一个用户的小私库，项目成员按照其角色，可以上传，下载，删除镜像，或添加删除成员等。系统管理员可以创建镜像库复制目标，为项目设置复制策略，可以从其它的镜像库复制镜像过来。复制策略会产生复制任务。项目下面可拥有多个镜像，而每个镜像则可以有多个镜像标签。项目包含日志。
Harbor的使用
harbor提供了web ui。我们来看一下harbor是如何使用的：
首先是通过管理员创建新的用户，然后登陆至新用户，使用新用户创建项目。这样新用户就会自动成为这个用户的项目管理员。
接下来可以使用新创建的用户，在docker命令行中登陆至镜像仓库，并上传镜像。注意，登陆的时候，指定为整个镜像仓库的地址，而不是仓库地址加项目名称。镜像要上传至指定项目下，需要为镜像打上 "镜像仓库地址/项目名/镜像名:镜像tag" 这样格式的tag，再去执行镜像上传才可以。
镜像上传完成了，可以在web ui中项目下看到它的信息。可以在web页面中很方便地删除整个镜像，或者删除镜像的单个Tag。使用docker client登陆之后，也可以下载到上传上去的镜像。
项目创建之后，项目管理员可以再为项目添加新的成员。成员有角色之分，项目管理员，开发人员与访客。项目管理员有最大的权限，开发人员可以上传下载删除镜像，访客只能下载镜像。
系统管理员可以创建复制目标，以便为项目创建复制策略。创建复制目标时，需要指定目标的url及用户名与密码。目标可以是harbor，也可以就是docker registry。
复制目标创建好了，就可以在项目下创建复制策略。复制策略一创建好，马上就会启动复制任务，将项目下的镜像push至目标仓库。同步时，只同步镜像，harbor的项目等不在同步范围之内。
这一篇主要讲了我们选型harbor的过程。并没有做太多的对比研究，主要还是沿着原来的老路子，只是有了更完善的方案。然后介绍了一下harbor的特点，架构及核心概念，最后以harbor本身的web-ui为例，介绍了harbor的使用，主的是让大家对harbor有一个比较全面的了解。
下一篇中，我们将着重介绍harbor的用户，同步与复制等设计，以及harbor的部署，如何集成，有兴趣的同学欢迎持续关注。
关于作者：
秦双春
现任普元云计算架构师。曾在PDM，云计算，数据备份，移动互联相关领域公司工作，10年IT工作经验。曾任上海科企软件桌面虚拟化产品的核心工程师，主导过爱数TxCloud云柜的设计与开发，主导过万达信息的食安管理与追溯平台的移动平台开发。国内云计算的早期实践者，开源技术爱好者，容器技术专家。
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