registryv2解析以及如何实现token验证

提到registry v2,主要改进是支持并行pull镜像,镜像层id变成唯一的,解决同一个tag可能对应多个镜像的问题等等。如果还不太了解,可以且听我细细道来。

首先不得不说的是v2 新加了一个概念Digest

他是基于内容进行寻址(Content-addressable)算法算出来的一串hash值。简单的说就是内容不同,得出了的digest值是不同的,但是内容相同的话,得出的digest值是一定相同的。我们的每个镜像层id就是根据每个镜像层的内容得出来的digest的。

所以你在改动镜像层以后生成的digest就不同了,而不动的话,这个digest还是不变的,那么这个digest id是什么时候生成的呢?我们在本地构建镜像时生成的镜像层id每次都是不一样的,这个digest是我们在push镜像时生成的。

为了验证内容相同,push到registry得到的digest相同,我做了个小实验,用如下Dockerfile 注释掉第三行和不注释构建了两次镜像,再push到registry

如果是v1的话,push上去得到的层id肯定是不一样的,但是v2里面,注释第三行得到了5个镜像层,不注释掉第三行得到了6个镜像层,并且第一次的5个层都包含在第二次6个里面。所以得出结论这个digest确实是根据内容生成的。

接下来说一下镜像的id

镜像id也是生成了一个digest值,镜像id是根据_manifest这个文件,也就是镜像层id和镜像名字等一些其他信息生成的digest。我们在每次向v2 push镜像时候,最后都会返回给docker client一个digest值,这个值就代表了镜像的digest id。这个id的作用就是可以指定唯一的镜像了。类似tag使用。

因为我们知道v1时候用tag有个弊病就是多次构建的镜像可以使用同一个tag,导致我们用tag标识镜像的时候可能并不是我们想要的,而用了digest就不会出现这种问题。

我们在写Dockerfile的时候引用镜像就可以这么用:

FROM localhost:5000/test@sha256:ac81211548c0d228e10daaf76f6e0024e5f91879c8a7e105e777d6f964270449

像使用tag一样,用本地docker查看镜像digests时候可以使用:docker images –digests,

当然,目前来说你看到的都是<none>,我们需要从registry上pull下来,使用
docker pull localhost:5000/test@sha256:ac81211548c0d228e10daaf76f6e0024e5f91879c8a7e105e777d6f964270449

了解了digest,我们来看一看registry的存储结构

这部分最好可以对着registry的文件夹结构来看。简单的画了个草图。

是v2的文件夹层级关系

这个是目录下具体的样子,可以先看一会儿,可以看到registry 下面有两个文件夹blobs和repositories,

blobs下面存储了registry的所有基本信息元素,包括镜像层digest和镜像digest,之后在通过某种方式将调用这里的信息。

blobs文件夹下面先分了一个等级,是digest的前两位字符组成的文件夹为了筛选digest,避免了这个文件夹太大,查看时都难。这样方便定位。每个blob里都有一个data文件,存储相关信息。

repositories下面存储的是各个镜像名字命名的文件夹,进入一个镜像文件夹后,可以看到三个子文件夹,_layers, _manifests, _uploads,_layers这个文件夹是跟这个镜像有关的所有镜像层,进入其中一个镜像层文件夹,下面只有一个文件–link命名的文件,里面的内容就是一个digest。

这就跟blobs下面的镜像层建立起了联系,在repositories这个文件夹下,都是通过link文件与blobs文件夹下的文件建立的联系。

_upload这个文件夹,平时点进去是空的,这个文件夹主要作用是上传用的。我们上传镜像层的时候,先上传到这个文件夹下,等完成传输以后,在将这个文件夹下的内容移动到blobs下面,然后将原来的文件删除。

_manifest这个文件夹非常重要,是镜像的相关信息。他下面有两个子文件夹,revisions和tags,revisions这个文件夹下是这个镜像的所有可用的镜像digest,里面的link文件指向了镜像的digest。我们去blobs里面找相应的id对应的文件,查看文件下面的data,我们发现这个data文件里面存储的信息,和我们通过registry v2 rest api请求manifest信息相同~在看_manifest/tags/。下面就是这个镜像的不同tag了。又分了current和index分别表示当前tag对应的digest和此tag下的所有镜像digest。

下面来介绍一下如何搭建token验证的registry

先看一下官方给的图

可以看到,v2和v1相比,访问形式完全变了,去掉了index server,加上了一个auth server。

访问顺序是这样的

  1. 我们通过docker client让docker deamon先访问registry,registry如果不需要身份验证,则直接返回结果,若需要验证,返回401并在header附带一些信息,

  2. daemon根据信息访问auth server。auth server判断通过了验证,并返回给daemon一串token。

  3. daemon带着这串token再去访问registry则可以获得到信息,pull ,push,api都走的这套流程。

接下来贴下我的配置文件config.yml,配置了选项auth/token表示要token验证。这个流程确实需要好好读一下,跟她的加密方式有很大关系

version: 0.1
log:
fields:
service: registry
storage:
cache:
blobdescriptor: redis
filesystem:
rootdirectory: /var/lib/registry
http:
addr: :5000
secret: randomstringsecret
tls:
certificate: /root/sslkeys/domain.crt
key: /root/sslkeys/domain.key
auth:
token:
realm: https://registry.tenxcloud.com:5001/auth
service: test123.tenxcloud.com:5000
issuer: qwertyui
rootcertbundle: /root/sslkeys/domain.crt
当然,我是通过容器启动的v2,把这个config volume进去的

我的启动命令:docker run -d -p 5000:5000 –restart=always –name registry -v pwd/sslkeys:/root/sslkeys -v pwd/config.yml:/etc/docker/registry/config.yml -v pwd/data:/var/lib/registry registry:2.1.1

auth/token下的4个子选项都是必须配置的,realm表示我的auth server地址,service表示的registry的地址,issuer是一串标示符,随便写一下,auth server加密的时候也需要配置同样的字符串。rootcertbundle配置一个秘钥,对token进行加密。(我这里复用了我的tls token)

当我们第一次未带token访问registry时会返回401并附带如下信息:Www-Authenticate: Bearer realm=“test123.tenxcloud.com:5000 “,service=“test123.tenxcloud.com:5000 “scope=“repository:husseingalal/hello:push”,realm和service就是前面说的,scope表示的是我要做的操作,repository代表镜像,接着是镜像名字,然后是pull或者是push或者二者都有

知道了各个参数的功能,就可以搭建我们的auth server了,我从github下找到了一个项目:https://github.com/cesanta/docker_auth

用go语言写的,其中的账号密码存储方式有:写入文件,ldap和google账号的。这个server实现了动态加载配置文件,配置文件有变化这个server会进行安全的重启,所以可以对文件动态添加账号密码。当然也可以自己写身份验证,添加数据库等方式的,只需要继承Authenticator这个interface就可以。添加起来很容易。身份验证后有权限控制acl,并且我们也可以自定义权限控制,继承Authorizer这个interface即可。

前两项通过后就是生成token(这一部分这个项目已经封装好了,不用改动),
v2的token采用的JWT加密方式,JWT分了三个部分,header,payload,signature,header里面带的信息是token加密方式,一般都是base64, payload里带的都是需要的基本信息,user,权限,过期时间,还有前面说的issure 等等,
signature是header+payload后用秘钥进行加密,这个秘钥就是配置在registry里的rootcertbundle对应的秘钥。

三部分通过 . 连接, 因为有秘钥加密,保证了token信息不会被窜改,这种加密方式保证了将权限验证和registry分离也 是安全的, 将token发送回daemon后daemon就可以带着token去正常访问registry了,如果是rest api,直接将其写成Bearer token就可以请求了。

本文作者:时速云工程师丁麒伟 原文链接:registry v2 解析以及如何实现token验证