Linux:玩转Docker镜像

前言

Docker是Docker.Inc公司开源的一个基于轻量级虚拟化技术的容器引擎项目,整个项目基于Go语言开发，并遵从Apache 2.0协议。通过分层镜像标准化和内核虚拟化技术，Docker使得应用开发者和运维工程师可以以统一的方式跨平台发布应用，并且以几乎没有额外开销的情况下提供资源隔离的应用运行环境。由于众多新颖的特性以及项目本身的开放性，Docker在不到两年的时间里迅速获得诸多IT厂商的参与，其中更是包括Google、Microsoft、VMware等业界行业领导者。同时，Docker在开发者社区也是一石激起千层浪，许多如我之码农纷纷开始关注、学习和使用Docker，许多企业，尤其是互联网企业，也在不断加大对Docker的投入，大有掀起一场容器革命之势。

Docker镜像命名解析

镜像是Docker最核心的技术之一，也是应用发布的标准格式。无论你是用docker pull image，或者是在Dockerfile里面写FROM image，从Docker官方Registry下载镜像应该是Docker操作里面最频繁的动作之一了。那么在我们执行docker pull image时背后到底发生了什么呢？在回答这个问题前，我们需要先了解下docker镜像是如何命名的，这也是Docker里面比较容易令人混淆的一块概念：Registry，Repository, Tag and Image。

下面是在本地机器运行docker images的输出结果：

我们可以发现我们常说的“ubuntu”镜像其实不是一个镜像名称，而是代表了一个名为ubuntu的Repository，同时在这个Repository下面有一系列打了tag的Image，Image的标记是一个GUID，为了方便也可以通过Repository:tag来引用。

那么Registry又是什么呢？Registry存储镜像数据，并且提供拉取和上传镜像的功能。Registry中镜像是通过Repository来组织的，而每个Repository又包含了若干个Image。

• Registry包含一个或多个Repository
• Repository包含一个或多个Image
• Image用GUID表示，有一个或多个Tag与之关联

那么在哪里指定Registry呢？让我们再拉取一个更完整命名的镜像吧：

上面我试图去拉取一个ubuntu镜像，并且指定了Registry为我本机搭建的私有Registry。下面是Docker CLI中pull命令的代码片段 (docker/api/client/command.go中的CmdPull函数)

在运行时，上面的taglessRemote变量会被传入localhost:5000/ubuntu。上面代码试图从taglessRemote变量中解析出Registry的地址，在我们的例子中，它是localhost:5000。

那我们回过头再来看看下面这个耳熟能详的pull命令背后的故事吧：

我们跟着上面的示例代码，进一步进入解析函数ResolveRepositoryName的定义代码片段(docker/registry/registry.go)

我们发现，Docker CLI会判断传入的taglessRemote参数的第一部分中是否包含’.’或者’:’，如果存在则认为第一部分是Registry地址，否则会使用Docker官方默认的Registry（即index.docker.io其实这里是一个Index Server，和Registry的区别留在后面再去深究吧），即上面代码中高亮的部分。背后的故事还没有结束，如果你向DockerHub上传过镜像，应该记得你上传的镜像名称格式为user-name/repository:tag，这样用户Bob和用户Alice可以有相同名称的Repository，通过用户名前缀作为命名空间隔离，比如Bob/ubuntu和Alice/ubuntu。官方镜像是通过用户名library来区分的，具体代码片段如下(docker/api/client/command.go中的CmdPull函数)

我们回过头再去看Docker命令行中解析Tag的逻辑吧(docker/api/client/command.go中的CmdPull函数)：

代码会试着在用户输入的Image名称中找’ : ‘后面的tag,如果不存在，会使用默认的‘DEFAULTTAG’，即‘latest’。

也就是说在我们的例子里面，命令会被解析为下面这样（注意，下面的命令不能直接运行，因为Docker CLI不允许明确指定官方Registry地址）

配置Registry Mirror

Docker之所以这么吸引人，除了它的新颖的技术外，围绕官方Registry（Docker Hub）的生态圈也是相当吸引人眼球的地方。在Docker Hub上你可以很轻松下载到大量已经容器化好的应用镜像，即拉即用。这些镜像中，有些是Docker官方维护的，更多的是众多开发者自发上传分享的。而且你还可以在Docker Hub中绑定你的代码托管系统（目前支持Github和Bitbucket）配置自动生成镜像功能，这样Docker Hub会在你代码更新时自动生成对应的Docker镜像，是不是很方便？

不幸的是Docker Hub并没有在国内放服务器或者用国内的CDN，下载个镜像20分钟最起码，我等码农可耗不起这么长时间，老板正站在身后催着我们搬运代码呢。为了克服跨洋网络延迟，一般有两个解决方案：一是使用私有Registry，另外是使用Registry Mirror，我们下面一一展开聊聊.

方案一就是搭建或者使用现有的私有Registry，通过定期和Docker Hub同步热门的镜像，私有Registry上保存了一些镜像的副本，然后大家可以通过docker pull private-registry.com/user-name/ubuntu:latest，从这个私有Registry上拉取镜像。因为这个方案需要定期同步Docker Hub镜像，因此它比较适合于使用的镜像相对稳定，或者都是私有镜像的场景。而且用户需要显式的映射官方镜像名称到私有镜像名称，私有Registry更多被大家应用在企业内部场景。私有Registry部署也很方便，可以直接在Docker Hub上下载Registry镜像，即拉即用，具体部署可以参考官方文档。

方案二是使用Registry Mirror，它的原理类似于缓存，如果镜像在Mirror中命中则直接返回给客户端，否则从存放镜像的Registry上拉取并自动缓存在Mirror中。最酷的是，是否使用Mirror对Docker使用者来讲是透明的，也就是说在配置Mirror以后，大家可以仍然输入docker pull ubuntu来拉取Docker Hub镜像，除了速度变快了，和以前没有任何区别。

了以更便捷的方式对接Docker Hub生态圈，使用Registry Mirror自然成为我的首选。接下来我就和大家一起看看Docker使用Mirror来拉取镜像的过程。下面的例子，我使用的是由DaoCloud提供的Registry Mirror服务，在申请开通Mirror服务后你会得到一个Mirror地址，然后我们要做的就是把这个地址配置在Docker Server启动脚本中，重启Docker服务后Mirror配置就生效了（如何获得Mirror服务可以参考本篇文章的附录）

Ubuntu下配置Docker Registry Mirror的命令如下：

sudo echo “DOCKER_OPTS=”$DOCKER_OPTS –registry-mirror=http://your-id.m.daocloud.io -d”” >> /etc/default/dockersudo service docker restart

如果你是用的Boot2Docker，配置命令为：

# 进入Boot2Docker Start Shell，并执行sudo suecho “EXTRA_ARGS=”–registry-mirror=http://your-id.m.daocloud.io”” >> /var/lib/boot2docker/profileexit# 重启Boot2Docker

配置好Registry Mirror后，就可以拉取Docker镜像了，经我测试，使用DaoCloud的Mirror后，拉取常见镜像的速度可以达到1.5M左右，具体速度在你的网络环境可能会略有不同。

我们来看看配置了Registry Mirror后，Docker拉取镜像的过程吧。首先是CLI拉取镜像命令代码片段(docker/api/client/command.go中的CmdPull函数)

首先，Docker CLI会试图获得授权，在我们的例子中会向https://index.docker.io/v1请求认证，认证完成后，认证服务器会返回一个对应的Token。注意，这里用户认证与配置的Registry Mirror完全无关，这样我们就不用担心使用Mirror的安全问题了。接着Docker CLI会调用Docker Server（即Docker daemon程序）的创建镜像命令，Docker Server随之会执行具体的拉取镜像动作，代码片段如下(docker/graph/pull.go的pullRepository函数)

从代码中可以发现，如果配置了Registry Mirror，Docker Server会首先从Mirror中拉取镜像，如果Mirror拉取失败会退而求其次从镜像中指定的Registry拉取。大家又可以松口气了，就算配置的Registry Mirror失效，也不会影响用户拉取镜像，只不过速度就。。。

镜像拉下来后，就可以运行容器了

来源：http://blog.daocloud.io/how-to-master-docker-image/