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Docker registryV2源码解读【一】整体架构与启动过程

Docker registry概述

用一句话解释Docker registry就是:存放docker image的远程仓库。在使用docker的过程中,我们一定会用到docker Registry,当我们使用docker的pull命令(下载镜像),或者run一个本地没有的镜像时,docker engine会从默认的仓库下载对应的镜像。
目前,docker pull命令默认仓库是docker的官方仓库,这样就导致一个问题,下载镜像速度比较慢。所以在大型分布式docker集群中,通常都会配置一个私有的docker registry,这样能提高镜像下载速度,从而提升应用的启动速度;也方便管理镜像。
docker registry的安装方式也很简单,docker公司已经把registry封装在一个docker容器中了,我们只需要下载这个容器,然后启动,就可以使用了,十分方便。但是,这样启动的方式,只能有一个registry,在稍大一点的集群中,单点故障和性能瓶颈问题就比较突出了,扩展成高可用的分布式结构势在必行,所以很多公司在优化registry方面做了很多工作,目前开源的有VMware的Habor[1]和京东的speedy[2]。

Docker Registry发展历史

– 2013年3月13日,docker在github上有了第一个release[3]
– 2013年7月3日,docker在github上发布了docker registry v1[4]
– 2015年1月30日,docker registry v2(项目名叫docker distribution)有了第一个release,同时停止更新docker registry v1[5]
在使用docker registry v2的时候需要注意,只有docker1.6以上版本才支持registry v2,这并不意味着1.6以后只能用v2版本,我们从源代码里可以看出,docker Engine在下载镜像的时候,会自动判断远端仓库是v1还是v2版,从而使用不同的下载策略,这个策略可太重要了。下面我们就讲一下v1和v2下载策略的区别。

img1.png

图1 v1版串行下载layer
我们知道,一个docker image是由很多的layer组成的,registry v1的下载过程如图1所示,下载镜像时也是以layer为最小单元下载的,在v1的时代docker image,镜像结构有一种链表一样的组织,当下载完一个layer时,才能得到parent信息,然后再去下载parent layer,这样结构显然效率不高,所以在v2中,改变了这种结构,在image的manifest文件中存储了所有的layer信息,这样拿到所有的layer信息,就可以并行下载了,提高了下载效率,过程如图二所示。

img2.jpg

图二 v2版升级为并行下载layer
还有就是使用的开发语言也有改变,从python变成go。

Docker registryV2整体架构图

新建位图图像.jpg

图3 docker registry 2.0架构图[6]
从架构图上我们发现,registry v2的架构还是很简单的,它的核心是一个web服务器,从阅读源码也会发现,具体实现是用go语言的net/http包中的http.Server,在registry初始化时绑定了rest接口。请求会触发相应的handler,handler会从后端存储中取出具体的数据并写入response。这个过程也很容易理解。

Registry启动源码分析

下面我们就讲一下registry的启动过程,我也是第一次细读开源项目的源码,也讲一下我作为一个新手是如何阅读源代码的。
既然registry是以一个docker container形式运行的,要看它是如何启动的,当然首先看它的Dockerfile

img4.png

图4 Dockerfile
主要做了两件事:
1. 拷贝代码到容器中;
2. 编译成二进制可执行文件;
3. 指定程序入口;
当我们运行docker run –p 5000:5000 registry:2时,容器内部registry的启动命令其实是registry serve /etc/docker/registry/config.yml,
进入到项目中找main函数,发现程序的入口文件是/cmd/registry/main.go,main函数也只有一句话:

img5.png

其实在加载RootCmd时已经做了命令绑定,子命令serve对应的实现在/registry/registry.go L 30,调用的内容主要有:
1. 读取配置文件;
2. 把配置参数传递给NewRegistry()函数,用来实例化一个registry对象(虽然对象这个词用在go语言里并不合适,单张这样类比更好理解);
3. registry进入端口监听状态,启动完毕。
Registry对象的结构定义在/registry/registry.go L68,Registry结构体声明了三个成员,如图5所示,有配置参数,app,还有一个http Server,显而易见,最重要的就是app这个成员了。

img6.png

图5 Registry结构体
App结构体的定义在/registry/handlers/app.go L54,成员长,主要有:
1. driver 指明了后端存储,可以通过driver进行读/写/查询等操作
2. router 包含了http路由规则,把不同的请求分发到不同的handler上
3. registry 主要的app后端
4. accessController 访问控制器
NewApp()函数完成了App实例的初始化,实现在/registry/handlers/app.go L91。该函数的大体流程如下:
1. 声明一个app实例
2. 给app实例绑定web handler
3. 初始化app的后端存储驱动
4. 初始化app的密钥
5. 配置app的redis缓存
6. 初始化app的后端存储重定向功能
7. 根据参数初始化app的后端registry
8. 返回app实例
至此,/registry/registry.go的NewRegistry()也调用结束,返回了registry实例,调用registry的ListenAndServe()进入监听状态,直到registry结束。

体验&总结

作为一个阅读源码的新人,深感有一个好的IDE对于阅读源码是多么重要,我使用的是Idea14+GO插件作为开发环境,有一点需要注意的是,docker registry项目的引用都是github/***开头,所以需要把源码放在go语言的src下才能引用的到,这样也方便代码间跳转。同时,使用IDE的代码间Forward/Backward功能,可以快速跳转到上一个光标位置,这样也会提高代码阅读效率。
Docker在云计算中扮演了越来越重要的角色,Docker registry是整个平台重要的一环,但是它现在还存在很多问题,优化registry,是一个商用的容器云平台必须要做的一件事,阅读它的代码便是做优化的前提,下一期,为您带来《docker registry后端存储源码解读》。
相关链接
[1] “Vmware Harbor” https://github.com/vmware/harbor
[2] “京东 speedy” https://github.com/jcloudpub/speedy
[3] “Docker” https://github.com/docker/docker
[4] “Docker Registry” https://github.com/docker/docker-registry
[5] “Docker Distrubtion” https://github.com/docker/distribution
[6] “A New Model for Image Distrubution” http://www.slideshare.net/Dock … ry-v2

Docker registryV2源码解读【下】镜像下载
镜像下载过程示意图
Docker engine发生了什么
Docker registry的相关接口
从driver实现的接口反推调用关系

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文章转自DockOne,点击查看原文

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