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企业级Registry开源项目Harbor架构简介

企业级Registry开源项目Harbor架构简介

作者:张海宁 姜坦

1. Harbor项目

VMware公司最近开源了企业级Registry项目Harbor,其的目标是帮助用户迅速搭建一个企业级的Docker 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。

2.架构介绍

1) 主要组件

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docker push/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:

o 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。

o 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。

o 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core services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。

各个组件之间的关系如下图所示:

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2) 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/harbo r), 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Docker link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。

  1. 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。

1) 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。

这个过程中组件间的交互过程如下图所示:

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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。

2) docker push

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image library/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。

我们省去proxy转发的步骤,下图描述了这个过程中各组件的通信过程:

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4.参考材料

• 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

• 关于Registry的安全配置及token格式细节,请参考Docker官方文档:

https://docs.docker.com/registry/spec/auth/token/

https://docs.docker.com/registry/spec/auth/jwt/

欢迎广大用户使用Harbor项目并反馈意见和建议,也欢迎加入我们贡献代码。如果您是Harbor的用户或开发者,请扫描下面二维码加入Harbor开源项目群,以方便沟通。

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