容器化應用程式遷移與安全管理

容器化技術已成為現代軟體開發和佈署的核心，Docker 作為主流容器化平臺，提供多種工具來簡化應用程式遷移和提升安全性。本文將深入探討docker export 和 docker save 的使用方法及差異，並介紹 Docker Content Trust 的完整性驗證機制，以及 Notary 的安裝和組態。同時，文章也將涵蓋 Docker Trusted Registry（DTR）和 Docker Universal Control Plane（UCP）等企業級工具的應用，協助讀者建立安全、可信賴的容器化應用程式管理流程。最後，文章將分析容器化技術的未來發展趨勢，並提供企業應用建議。

容器化應用程式的遷移與安全

容器化應用程式的遷移

容器化應用程式的遷移是容器技術中的一個重要議題。Docker 提供了多種方法來遷移容器化應用程式，包括使用 docker export 和 docker save 命令。

使用 `docker export` 遷移容器

docker export 命令可以用來將容器中的檔案系統匯出為一個 tar 檔案。這個 tar 檔案可以被匯入到另一個 Docker 主機中，並用來建立一個新的映像檔。

# 將容器匯出為 tar 檔案
$ docker export container_id > container.tar

# 將 tar 檔案匯入到另一個 Docker 主機中
$ cat container.tar | docker import - new_image_name

內容解密：

此命令序列展示瞭如何使用 docker export 將容器匯出為 tar 檔案，並將其匯入到另一個 Docker 主機中。首先，我們使用 docker export 命令將指定容器的檔案系統匯出為 tar 檔案。接著，使用 docker import 命令將 tar 檔案匯入並建立新的映像檔。

使用 `docker save` 遷移映像檔

docker save 命令可以用來將 Docker 映像檔儲存為一個 tar 檔案。這個 tar 檔案可以被載入到另一個 Docker 主機中。

# 將映像檔儲存為 tar 檔案
$ docker save image_name > image.tar

# 將 tar 檔案載入到另一個 Docker 主機中
$ docker load < image.tar

內容解密：

此命令序列展示瞭如何使用 docker save 將映像檔儲存為 tar 檔案，並將其載入到另一個 Docker 主機中。首先，我們使用 docker save 命令將指定的映像檔儲存為 tar 檔案。接著，使用 docker load 命令將 tar 檔案載入到目標 Docker 主機中。

`docker export` 和 `docker save` 的差異

docker export 和 docker save 都可以用來遷移容器化應用程式，但是它們之間有一些差異。

docker export 匯出的是一個容器的檔案系統，而 docker save 儲存的是一個映像檔。
docker export 會丟失容器的歷史紀錄和中繼資料，而 docker save 會保留映像檔的所有歷史紀錄和中繼資料。

  graph LR
 A[容器] -->|docker export|> B[tar 檔案]
 B -->|docker import|> C[新映像檔]
 D[映像檔] -->|docker save|> E[tar 檔案]
 E -->|docker load|> F[新映像檔]

圖表剖析：

此圖表展示了使用 docker export 和 docker save 命令遷移容器化應用程式的流程。左側的流程展示瞭如何將容器匯出為 tar 檔案並匯入到另一個 Docker 主機中。右側的流程展示瞭如何將映像檔儲存為 tar 檔案並載入到另一個 Docker 主機中。圖表清晰地說明瞭兩種遷移方式的主要步驟和區別。

映像檔的完整性驗證 - 簽署映像檔

Docker 從1.8 版本開始引入了 Docker Content Trust（DCT）功能，用於驗證映像檔的完整性和來源。DCT 使用 The Update Framework（TUF）來驗證映像檔的發布者和內容。

DCT 的工作原理

DCT 使用兩種金鑰：離線金鑰和標籤金鑰。離線金鑰用於建立信任根，而標籤金鑰用於簽署映像檔。

離線金鑰：用於建立信任根，不同的儲存函式庫共用相同的離線金鑰。這個金鑰應該保持離線狀態，以防止被攻擊。
標籤金鑰：每個儲存函式庫都有自己的標籤金鑰，可以被匯出和共用給需要簽署內容的人。

DCT 的保護機制

DCT 提供了以下保護機制：

防止映像檔偽造：DCT 使用數位簽章來驗證映像檔的來源和完整性。
防止重播攻擊：DCT 使用時間戳記金鑰來確保映像檔是最新的。
防止金鑰洩露：DCT 允許發布者復原洩露的金鑰，並更新新的金鑰。

# 驗證映像檔的完整性
def verify_image_integrity(image_name):
 # 使用 Docker Content Trust 驗證映像檔
 try:
 # 檢查映像檔是否被簽署
 signed = check_image_signature(image_name)
 if not signed:
 raise Exception("映像檔未被簽署")

 # 驗證映像檔的完整性
 verify_image_signature(image_name)
 print("映像檔驗證成功")
 except Exception as e:
 print(f"映像檔驗證失敗：{e}")

# 檢查映像檔是否被簽署
def check_image_signature(image_name):
 # 實作檢查映像檔簽署的邏輯
 pass

# 驗證映像檔的簽署
def verify_image_signature(image_name):
 # 實作驗證映像檔簽署的邏輯
 pass

內容解密：

此程式碼定義了一個名為 verify_image_integrity 的函式，用於驗證映像檔的完整性。函式首先檢查映像檔是否被簽署，如果未被簽署，則丟擲異常。接著，函式驗證映像檔的簽署，如果驗證失敗，則丟擲異常。函式使用 Docker Content Trust 來驗證映像檔的完整性和來源。程式碼展示瞭如何透過函式呼叫來進行映像檔的完整性驗證。

Notary 的安裝和組態

Notary 是一個用於安全發布和驗證內容的工具，可以與 Docker Engine 整合使用。

安裝 Notary

Notary 可以在 Ubuntu 16.04 上使用以下命令安裝：

$ sudo apt install notary

組態 Notary

Notary 的組態包括建立 Notary 伺服器和客戶端的信任關係。

# 建立 Notary 伺服器和客戶端的信任關係
$ mkdir -p ~/.notary
$ cp cmd/notary/config.json cmd/notary/root-ca.crt ~/.notary

Notary 的工作原理

Notary 使用 TUF 來驗證內容的完整性和來源。Notary 伺服器儲存了信任的集合，客戶端可以使用 Notary 客戶端工具來驗證內容的完整性和來源。

  sequenceDiagram
 participant Notary Client as "Notary 客戶端"
 participant Notary Server as "Notary 伺服器"
 participant Docker Registry as "Docker 儲存函式庫"

 Notary Client->>Notary Server: 請求信任的集合
 Notary Server->>Notary Client: 傳回信任的集合
 Notary Client->>Docker Registry: 請求映像檔
 Docker Registry->>Notary Client: 傳回映像檔
 Notary Client->>Notary Client: 驗證映像檔的完整性和來源

圖表剖析：

此圖表展示了 Notary 客戶端和 Notary 伺服器之間的互動流程。Notary 客戶端首先向 Notary 伺服器請求信任的集合，接著向 Docker 儲存函式庫請求映像檔。Notary 客戶端使用信任的集合來驗證映像檔的完整性和來源。圖表詳細說明瞭 Notary 客戶端和伺服器之間的互動過程。

容器化應用程式的管理與佈署

在現代軟體開發中，容器化技術已成為主流。Docker 作為容器化技術的代表，不僅簡化了應用程式的佈署，還提供了強大的管理工具。本文將深入探討 Docker 容器化應用程式的管理與佈署，涵蓋 Docker Trusted Registry（DTR）、Docker Universal Control Plane（UCP）等企業級工具的使用。

Docker 內容信任機制

Docker 內容信任（Content Trust）是確保容器映像檔安全性的重要機制。預設情況下，內容信任是被停用的，可以透過設定 DOCKER_CONTENT_TRUST 環境變數來啟用。

啟用內容信任

首先，我們需要了解目前與內容信任相關的操作指令：

push
build
create
pull
run

這些指令在啟用內容信任後，將會進行額外的驗證步驟。

映像檔推播與簽署

以下是一個實際操作範例：

# 列出目前的映像檔
$ docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE
test/cowsay-dockerfile latest c1014a025b02 33 seconds ago 126.9 MB
debian wheezy fbe34672ed6a 2 weeks ago 84.92 MB
vkohli/vca-iot-deployment latest 35c98aa8a51f 8 months ago 501.3 MB
vkohli/vca-cli latest d718bbdc304b 8 months ago 536.6 MB

# 標記映像檔
$ docker tag test/cowsay-dockerfile username/cowsay-dockerfile

# 推播映像檔
$ docker push username/cowsay-dockerfile:latest
bbb8723d16e2: Pushing [===============================================>] 24.08 MB/42.01 MB

啟用內容信任後進行推播：

$ docker push vkohli/cowsay-dockerfile:latest
The push refers to a repository [vkohli/cowsay-dockerfile]
bbb8723d16e2: Layer already exists
5f70bf18a086: Layer already exists
a25721716984: Layer already exists
latest: digest: sha256:0fe0af6e0d34217b40aee42bc21766f9841f4dc7a341d2edd5ba0c5d8e45d81c size: 2609

簽署金鑰的建立

首次推播時，系統會要求建立根簽署金鑰的密碼：

You are about to create a new root signing key passphrase. This passphrase
will be used to protect the most sensitive key in your signing system.
Please choose a long, complex passphrase and be careful to keep the password and
the key file itself secure and backed up. It is highly recommended that you use
a password manager to generate the passphrase and keep it safe. There will be
no way to recover this key. You can find the key in your config directory.
Enter passphrase for new root key with ID f94af29:

Notary 信任資料驗證

推播成功後，可以使用 Notary 工具驗證信任資料：

$ notary list vkohli/cowsay-dockerfile
NAME DIGEST SIZE (BYTES) ROLE
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
latest 0fe0af6e0d34217b40aee42bc21766f9841f4dc7a341d2edd5ba0c5d8e45d81c 1374 targets

Docker Trusted Registry（DTR）

DTR 提供企業級的 Docker 映像檔儲存解決方案，支援本地佈署和虛擬私有雲環境，確保安全性和符合規範要求。DTR 執行於 Docker Universal Control Plane（UCP）之上。

DTR 的主要功能

映像檔管理：允許使用者安全地在防火牆後儲存 Docker 映像檔，並可輕易整合到持續整合和交付流程中。
存取控制和內建安全機制：支援使用者認證、LDAP 和 Active Directory 整合，以及根據角色的存取控制（RBAC）。

  flowchart TD
 A[DTR功能] --> B[映像檔管理]
 A --> C[存取控制和安全機制]
 B --> D[安全儲存映像檔]
 B --> E[整合CI/CD流程]
 C --> F[使用者認證]
 C --> G[LDAP/AD整合]
 C --> H[RBAC存取控制]

圖表剖析：

此圖表展示了 DTR 的主要功能模組。首先，DTR 提供映像檔管理功能，允許安全儲存映像檔並支援 CI/CD 流程整合。其次，DTR 具備完善的存取控制和安全機制，包括使用者認證、目錄服務整合以及根據角色的存取控制。這些功能共同確保了企業環境中 Docker 映像檔的安全管理和使用。

Docker Universal Control Plane（UCP）

UCP 是企業級的叢集管理解決方案，允許從單一平臺管理 Docker 容器，並支援數千個節點的管理和監控。

UCP 的關鍵元件

控制器：負責管理叢集並儲存叢集組態。
節點：多個節點可以加入叢集以執行容器。

UCP 的佈署

以下是使用 Docker Toolbox 在 Mac OS X 或 Windows 系統上佈署 UCP 的步驟：

建立虛擬機器：

$ docker-machine create -d virtualbox --virtualbox-memory "2000" --virtualbox-disk-size "5000" node1

設定虛擬機器 為 UCP The default value is 0.

$ docker-machine env node1
$ eval $(docker-machine env node1)
$ docker-machine ls

  sequenceDiagram
 participant User as 使用者
 participant DockerToolbox as Docker Toolbox
 participant Node1 as node1虛擬機器
 participant UCP as UCP控制器

 User->>DockerToolbox: 啟動Docker Toolbox
 User->>DockerToolbox: 建立node1虛擬機器
 DockerToolbox->>Node1: 建立並啟動虛擬機器
 User->>DockerToolbox: 設定node1為UCP控制器
 DockerToolbox->>UCP: 佈署UCP控制器
 UCP->>Node1: 管理node1上的容器

圖表剖析：

此圖表展示了使用 Docker Toolbox 佈署 UCP 的流程。首先，使用者啟動 Docker Toolbox 並建立 node1 虛擬機器。接著， Docker Toolbox 會建立並啟動該虛擬機器。隨後，使用者將 node1 設定為 UCP 控制器，Docker Toolbox 完成 UCP 的佈署。最後，UCP 控制器開始管理 node1 上的容器，實作叢集管理功能。圖表清晰地說明瞭佈署過程中的各個步驟。

隨著容器化技術的持續發展，未來將出現更多高效、安全的容器管理工具和技術。例如，根據區塊鏈的容器安全管理、更先進的映像檔驗證機制等，都將為容器化應用程式的佈署和管理帶來新的可能性。

企業應用建議

對於企業而言，採用容器化技術時應當充分考慮安全性和管理效率。建議企業使用 Docker Trusted Registry 和 Docker Universal Control Plane 等企業級工具，以提升容器化應用程式的安全性和可管理性。同時，應當建立完善的容器安全管理機制，包括映像檔簽署、存取控制等，以確保容器化環境的安全。

技術趨勢分析

目前，容器化技術正朝著更高效、更安全、更易管理的方向發展。未來，我們可以預期看到更多根據容器化的創新技術和應用場景，例如無伺服器架構、邊緣運算等。企業應當密切關注這些技術趨勢，並積極探索其在自身業務中的應用潛力。

透過本文的探討，我們希望能夠為讀者提供對 Docker 容器化應用程式遷移與安全管理的深入理解，並為企業在容器化技術的採用和應用上提供有價值的參考。

容器化技術在企業級應用中的實踐與探索

技術概述與背景

容器化技術已經成為現代軟體開發和佈署的核心技術之一。隨著企業數位轉型的加速，容器化技術的需求日益增長。本文將深入探討容器化技術在企業級應用中的實踐，重點介紹Docker企業級解決方案，包括Docker內容信任、Docker可信倉函式庫（DTR）和通用控制平面（UCP）。

容器化技術的重要性

容器化技術提供了一種輕量級、可移植且高效的應用佈署方式。相較於傳統的虛擬化技術，容器化技術具有啟動速度快、資源利用率高和環境一致性等優勢。這些特點使得容器化技術在微服務架構、DevOps實踐和雲原生應用中得到了廣泛應用。

Docker企業級解決方案

Docker企業級解決方案提供了一套完整的容器化技術堆疊，包括Docker Engine、Docker Swarm、Docker內容信任、DTR和UCP等元件。這些元件共同構成了企業級容器化技術的基礎設施，為企業提供了安全、可信和高效的容器化應用佈署和管理能力。

Docker內容信任

Docker內容信任是Docker提供的一種安全機制，用於確保容器映像檔的完整性和可信度。透過使用數字簽名，Docker內容信任可以驗證映像檔的來源和完整性，防止惡意映像檔的佈署。

啟用Docker內容信任

要啟用Docker內容信任，需要設定環境變數DOCKER_CONTENT_TRUST為1。具體操作如下：

# 啟用Docker內容信任
export DOCKER_CONTENT_TRUST=1

推播和簽署映像檔

啟用Docker內容信任後，當推播映像檔到倉函式庫時，Docker會自動對映像檔進行簽署。示例如下：

# 推播並簽署映像檔
docker push myregistry/myimage:latest

內容解密：Docker內容信任的工作原理

Docker內容信任使用The Update Framework（TUF）作為底層技術框架。TUF提供了一套完善的軟體更新安全機制，可以有效防止各種攻擊。Docker內容信任透過數字簽名確保映像檔的完整性和可信度。

當啟用Docker內容信任時，Docker客戶端會自動對推播的映像檔進行簽署。簽署過程中，Docker會使用本地儲存的私鑰對映像檔的摘要進行簽名，並將簽名結果儲存在遠端的Notary伺服器上。當提取映像檔時，Docker客戶端會驗證映像檔的簽名，確保映像檔未被篡改。

Docker可信倉函式庫（DTR）

DTR是Docker提供的一種企業級映像檔倉函式庫解決方案。DTR提供了映像檔管理、存取控制、映像檔掃描和簽名等功能，可以幫助企業建立安全、可信的映像檔管理體系。

DTR的功能特點

映像檔管理：DTR提供了映像檔的儲存、管理和分發功能，支援多種映像檔格式。
存取控制：DTR支援根據角色的存取控制（RBAC），可以精細控制使用者對映像檔的存取許可權。
映像檔掃描：DTR整合了安全掃描功能，可以自動掃描映像檔中的漏洞和安全問題。
映像檔簽名：DTR支援映像檔簽名功能，可以對映像檔進行數字簽名，確保映像檔的完整性和可信度。

DTR的佈署架構

DTR的佈署架構如下圖所示：

  graph LR
    A[使用者] -->|請求映像檔|> B[DTR伺服器]
    B -->|驗證使用者許可權|> C[授權服務]
    C -->|傳回授權結果|> B
    B -->|提取/推播映像檔|> D[映像檔儲存]
    B -->|掃描映像檔|> E[安全掃描服務]

圖表剖析：DTR佈署架構解析

上圖展示了DTR的佈署架構。使用者透過DTR伺服器請求映像檔時，DTR會呼叫授權服務驗證使用者許可權。驗證透過後，DTR會從映像檔儲存中提取或推播映像檔。同時，DTR會呼叫安全掃描服務對映像檔進行安全掃描。

通用控制平面（UCP）

UCP是Docker提供的一種叢集管理解決方案，用於管理和協調多個Docker主機。UCP提供了統一的管理介面，可以集中管理叢集中的所有Docker主機和容器。

UCP的功能特點

叢集管理：UCP支援多個Docker主機的叢集管理，可以集中管理和協調叢集中的所有資源。
容器協調：UCP整合了容器協調功能，可以自動佈署、擴充套件和管理容器。
服務發現：UCP提供了服務發現功能，可以自動發現和註冊服務。
負載平衡：UCP支援負載平衡功能，可以自動分配流量到不同的容器例項。

佈署UCP

佈署UCP的步驟如下：

初始化UCP叢集：在第一臺Docker主機上初始化UCP叢集。
加入其他Docker主機：將其他Docker主機加入UCP叢集。
組態UCP：組態UCP的管理介面和使用者許可權。

具體操作命令如下：

# 初始化UCP叢集
docker run -d --name ucp \
    -p 443:443 \
    --restart=always \
    docker/ucp:latest

# 加入其他Docker主機
docker swarm join --token <token> <ucp-manager-ip>:2377

內容解密：UCP的工作原理

UCP根據Docker Swarm技術構建，提供了統一的管理介面和API介面。UCP透過SwarmKit實作了叢集管理和容器協調功能。

當佈署UCP時，首先需要在第一臺Docker主機上初始化UCP叢集。初始化過程中，UCP會建立一個Swarm叢集，並啟動UCP的管理服務。然後，其他Docker主機可以透過docker swarm join命令加入UCP叢集。加入後，UCP會自動管理和協調叢集中的所有資源。

隨著容器化技術的持續發展，未來將出現更多創新性的解決方案。例如，根據Kubernetes的容器協調技術將進一步完善，服務網格（Service Mesh）技術將得到更廣泛的應用。此外，容器化技術與AI、邊緣計算等領域的結合，將為企業帶來更多的業務創新機會。

參考資料

Docker官方檔案：https://docs.docker.com/
Docker內容信任檔案：https://docs.docker.com/engine/security/trust/
DTR檔案：https://docs.docker.com/ee/dtr/
UCP檔案：https://docs.docker.com/ee/ucp/

綜觀容器技術發展脈絡，容器化應用程式的遷移和安全是企業級應用中的關鍵環節。本文深入探討了Docker的遷移方法(docker export、docker save)、映像檔安全機制(Docker Content Trust、Notary)以及企業級管理工具(DTR、UCP)。實務應用上，DTR提供安全可靠的映像檔儲存和管理，而UCP則實作了叢集的統一管理和協調，顯著提升了容器化環境的安全性與可管理性。然而，企業仍需關注容器安全機制的最佳實踐，例如嚴格的存取控制和漏洞掃描。服務網格、無伺服器架構等技術與容器的深度融合，將進一步推動容器技術的發展，為企業帶來更多創新應用和商業價值。建議企業積極探索這些新興技術，構建更安全、高效的容器化應用平臺。

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。

容器化應用程式遷移與安全管理

容器化應用程式的遷移與安全

容器化應用程式的遷移

使用 docker export 遷移容器

內容解密：

使用 docker save 遷移映像檔

內容解密：

docker export 和 docker save 的差異

圖表剖析：

映像檔的完整性驗證 - 簽署映像檔

DCT 的工作原理

DCT 的保護機制

內容解密：

Notary 的安裝和組態

安裝 Notary

組態 Notary

Notary 的工作原理

圖表剖析：

容器化應用程式的管理與佈署

Docker 內容信任機制

啟用內容信任

映像檔推播與簽署

簽署金鑰的建立

Notary 信任資料驗證

Docker Trusted Registry（DTR）

DTR 的主要功能

圖表剖析：

Docker Universal Control Plane（UCP）

UCP 的關鍵元件

UCP 的佈署

圖表剖析：

企業應用建議

技術趨勢分析

容器化技術在企業級應用中的實踐與探索

技術概述與背景

容器化技術的重要性

Docker企業級解決方案

Docker內容信任

啟用Docker內容信任

推播和簽署映像檔

內容解密：Docker內容信任的工作原理

Docker可信倉函式庫（DTR）

DTR的功能特點

DTR的佈署架構

圖表剖析：DTR佈署架構解析

通用控制平面（UCP）

UCP的功能特點

佈署UCP

內容解密：UCP的工作原理

參考資料

玄貓

使用 `docker export` 遷移容器

使用 `docker save` 遷移映像檔

`docker export` 和 `docker save` 的差異