Docker 映像檔儲存管理最佳實踐

Docker 映像檔儲存是容器化應用程式佈署的關鍵環節。選擇合適的儲存策略能有效提升開發和佈署效率，同時保障應用程式安全。除了 Docker Hub 提供的公開和私有儲存函式庫，企業也可以根據自身需求，選擇自建私有倉函式庫或使用其他第三方儲存方案。考量安全性、效能和可移植性等因素，選擇合適的儲存方式對於企業至關重要。此外，映像檔大小的最佳化和安全管理措施，例如 SSL/TLS 加密和 Token-based 認證，也是確保 Docker 映像檔安全和高效管理的關鍵步驟。

Docker 映像檔儲存與管理最佳實踐

在開發或生產環境中使用 Docker 時，映像檔的儲存是一個相對容易處理的問題。Docker 從一開始就提供了一個中央儲存函式庫，使得儲存映像檔變得非常簡單。這種集中式的管理模式使得推播和提取映像檔變得非常方便，同時也讓工程師能夠輕鬆地實作程式碼和服務的極高可移植性。

Docker 映像檔儲存的三種主要方式

Docker 映像檔的儲存主要有三種方式：公開儲存函式庫、私有儲存函式庫以及匯出/匯入機制。每種方式都有其優缺點，選擇哪種方式取決於你的環境型別、公司安全要求以及其他因素。

1. 公開儲存函式庫（Public Repository）：適合開源或公開專案。使用 Docker Hub 可以輕鬆地儲存和分享映像檔。Docker Hub 提供了豐富的映像檔資源，可以瀏覽、收藏和下載各種映像檔。

2. 私有儲存函式庫（Private Repository）：當需要更高的安全性和更好的效能時，私有儲存函式庫是更好的選擇。私有儲存函式庫允許你將映像檔儲存在自己的伺服器上，從而提高安全性和控制權。

3. 匯出/匯入（Save/Load）：這是一種自定義的儲存方式，適合需要特殊處理的情況。你可以將映像檔匯出為 tar 檔案，然後在其他機器上匯入。

映像檔儲存的考量因素

在選擇映像檔儲存方式時，需要考慮以下幾個因素：

• 安全性：如果映像檔包含敏感資訊（如原始碼、安全金鑰或環境變數），應使用私有儲存函式庫或採取其他安全措施。
• 效能：映像檔的大小通常為幾百 MB，因此需要確保儲存函式庫的效能足以支援快速佈署容器。
• 可移植性：選擇合適的儲存方式，以確保映像檔可以在不同環境中輕鬆傳輸和使用。

使用 Docker Hub 進行映像檔管理

Docker Hub 是 Docker 官方提供的映像檔儲存服務。它類別似於 GitHub，為 Docker 映像檔提供了版本控制和協作功能。你可以在 Docker Hub 上建立帳戶，免費獲得一個儲存函式庫，並輕鬆地上傳和下載映像檔。

Docker Hub 的主要功能

• 映像檔瀏覽和搜尋：Docker Hub 提供了豐富的映像檔資源，你可以瀏覽和搜尋所需的映像檔。
• 自動化建置：Docker Hub 支援自動化建置功能，可以與 GitHub 或 Bitbucket 整合，實作程式碼變更時的自動建置和上傳。
• 安全性控制：你可以設定映像檔的存取許可權，將其設為公開或私有，並管理協作者的存取許可權。

自動化建置的優勢

自動化建置是 Docker Hub 提供的一個非常實用的功能。它允許你將映像檔的建置過程自動化，無需手動干預。以下是自動化建置的一些優勢：

• 減少工作量：自動化建置減少了手動建置和上傳映像檔的工作量。
• 保持更新：自動化建置可以確保映像檔始終保持最新狀態，及時反映程式碼的變更。
• 安全性更新：自動化建置還可以確保基礎映像檔的安全性更新，及時修補安全漏洞。

程式碼範例：使用 Docker Hub 進行映像檔管理

以下是一個使用 Docker Hub 進行映像檔管理的範例：

# 登入 Docker Hub
docker login

# 為映像檔加上標籤
docker tag myimage:latest newrepository/webimage:latest

# 將映像檔推播到 Docker Hub
docker push newrepository/webimage:latest

# 從 Docker Hub 提取映像檔
docker pull newrepository/webimage:latest

內容解密：

1. docker login：登入 Docker Hub，以便進行後續的操作。
2. docker tag myimage:latest newrepository/webimage:latest：為本地的 myimage:latest 映像檔加上標籤，使其與 Docker Hub 上的 newrepository/webimage:latest 相關聯。
3. docker push newrepository/webimage:latest：將標籤過的映像檔推播到 Docker Hub 上的 newrepository/webimage 儲存函式庫。
4. docker pull newrepository/webimage:latest：從 Docker Hub 上提取指定的映像檔到本地。

圖表說明：Docker 映像檔管理流程

  graph LR;
    A[建立 Docker 映像檔] --> B[上傳到 Docker Hub];
    B --> C[設定自動化建置];
    C --> D[程式碼變更觸發建置];
    D --> E[自動建置並上傳新映像檔];
    E --> F[從 Docker Hub 提取最新映像檔];

圖表翻譯：

此圖示展示了 Docker 映像檔管理的流程。首先，建立 Docker 映像檔並上傳到 Docker Hub。接著，設定自動化建置流程。當程式碼發生變更時，自動化建置流程會被觸發，建置新的映像檔並上傳到 Docker Hub。最後，使用者可以從 Docker Hub 提取最新的映像檔。

私有 Docker 映像檔倉函式庫的架設與管理

在 Docker 的應用中，儲存映像檔的方式有很多種，除了使用 Docker Hub 這個公開的映像檔倉函式庫外，企業也可以架設自己的私有倉函式庫來儲存和管理 Docker 映像檔。Docker 提供了一個開源的私有倉函式庫解決方案，讓企業可以在自己的網路環境中安全地儲存和管理映像檔。

為什麼需要私有倉函式庫？

私有倉函式庫的最大優點在於可以讓企業將映像檔儲存在自己的網路環境中，從而提高安全性和存取速度。由於企業的映像檔可能包含敏感的程式碼或資料，因此將其儲存在公開的倉函式庫中可能會帶來安全風險。此外，私有倉函式庫也可以提高映像檔的存取速度，因為企業可以將倉函式庫架設在自己的網路環境中，從而減少網路延遲。

私有倉函式庫的優勢

架設私有倉函式庫有多個好處，包括：

• 速度：由於私有倉函式庫可以架設在企業自己的網路環境中，因此可以大大提高映像檔的存取速度。
• 安全性：私有倉函式庫可以讓企業將映像檔儲存在安全的環境中，從而提高安全性和保密性。

私有倉函式庫的擴充套件

當企業開始使用私有倉函式庫時，通常會在一台伺服器上安裝和執行私有倉函式庫。然而，隨著映像檔數量的增加，企業很快就會發現需要更多的儲存空間和網路頻寬來支援私有倉函式庫的執行。因此，企業需要考慮如何擴充套件私有倉函式庫的規模，以滿足不斷增長的需求。

網路儲存和負載平衡

為了確保私有倉函式庫的高用性和可擴充套件性，企業可以使用網路儲存和負載平衡技術。網路儲存可以提供更大的儲存空間和更高的存取速度，而負載平衡可以將流量分配到多台伺服器上，從而提高私有倉函式庫的處理能力和可用性。

以下是一個實際的私有倉函式庫環境範例：

• 該環境使用負載平衡器來分配流量到兩台私有倉函式庫伺服器上。
• 私有倉函式庫伺服器使用 S3 作為後端儲存。
• 該環境總共儲存了 526751 個物件，總大小約為 2.43TB。
• 網路流量最高可達 1Gbps，通常約為 300mbps。

使用 S3 作為後端儲存

許多企業使用 S3 作為私有倉函式庫的後端儲存，因為 S3 提供了幾乎無限的儲存空間和易於管理的特性。如果企業使用 AWS 的基礎設施，那麼使用 S3 作為後端儲存也可以提高存取速度。此外，使用 S3 作為後端儲存也可以讓企業將私有倉函式庫伺服器變成無狀態的伺服器，從而提高可擴充套件性和可用性。

import boto3

# 建立 S3 使用者端
s3 = boto3.client('s3')

# 設定 S3 Bucket 名稱
bucket_name = 'my-docker-registry'

# 建立 S3 Bucket
try:
    s3.create_bucket(Bucket=bucket_name)
    print(f"Bucket {bucket_name} created successfully.")
except Exception as e:
    print(f"Error creating bucket: {e}")

使用本地儲存

如果企業不想使用 S3，也可以選擇使用本地儲存來儲存映像檔。然而，使用本地儲存需要企業自行管理儲存空間和網路頻寬，因此需要仔細規劃和設計。

# docker-compose.yml
version: '3'
services:
  registry:
    image: registry:2
    volumes:
      - ./data:/var/lib/registry
    ports:
      - "5000:5000"

負載平衡私有倉函式庫

為了提高私有倉函式庫的可用性和可擴充套件性，企業可以使用負載平衡技術將流量分配到多台私有倉函式庫伺服器上。Docker 的私有倉函式庫提供了可插拔的儲存驅動程式架構，讓企業可以使用網路儲存來儲存映像檔，從而實作負載平衡。

import hashlib
import hmac

# 設定私有倉函式庫的 URL 和憑證
registry_url = 'https://my-registry.example.com'
username = 'myuser'
password = 'mypassword'

# 建立私有倉函式庫使用者端
def authenticate_registry(username, password):
    # 使用 username 和 password 認證
    auth = f"{username}:{password}"
    return auth

# 使用負載平衡器分配流量到多台私有倉函式庫伺服器上
def load_balance_registry(registry_url, auth):
    # 使用 HMAC 認證
    signature = hmac.new(auth.encode(), digestmod=hashlib.sha256).hexdigest()
    headers = {
        'Authorization': f"Bearer {signature}"
    }
    # 傳送請求到私有倉函式庫
    response = requests.get(f"{registry_url}/v2/_catalog", headers=headers)
    return response.json()

# 列出私有倉函式庫中的映像檔
try:
    auth = authenticate_registry(username, password)
    catalog = load_balance_registry(registry_url, auth)
    print(catalog)
except Exception as e:
    print(f"Error accessing registry: {e}")

Docker 映像儲存與安全管理最佳實踐

隨著 Docker 技術的廣泛應用，如何有效地儲存和管理 Docker 映像成為企業維運的關鍵課題。本文將探討 Docker 私有倉函式庫的組態、安全性最佳實踐，以及如何最佳化映像儲存。

Docker 私有倉函式庫的維護與清理

隨著時間的推移，舊的映像和標籤將不再被使用。目前 Docker 倉函式庫沒有自動清理的功能，因此最佳維運實踐建議定期清理未使用的標籤和映像。由於無法透過 Docker API 刪除映像或標籤（截至 1.6 版本），這需要透過 SSH 登入機器並使用 Docker CLI 命令來清理舊映像。

關鍵維護步驟

1. 定期檢查未使用的映像和標籤

   • 使用 Docker CLI 命令列出和刪除無用的映像
   • 制定定期維護計劃以保持倉函式庫的整潔

2. 關注 Docker 倉函式庫的更新

   • 由於 Docker 倉函式庫是一個非常活躍的專案，需要持續關注其升級和新功能
   • 定期檢查最新檔案以瞭解正確的升級方法

保障私有倉函式庫的安全性

網路安全組態

• Docker 私有倉函式庫在網路層面的安全性組態相對簡單，只需開放必要的埠（預設為5000）
• 可以將倉函式庫組態在標準的 HTTP 埠（80 或 443）上，以滿足不同的網路需求
• 遵循企業的最佳實踐組態防火牆，只允許必要的埠存取

SSL/TLS 加密傳輸

• 為了防止中間人攻擊，建議使用 SSL 證書來保護映像傳輸的安全
• 可以透過內建的 nginx 伺服器組態 SSL，或使用負載平衡器（如 AWS 的 ELB）進行證書解除安裝
• 在 Docker 倉函式庫上安裝 SSL 證書是一個簡單的過程，可以參考官方檔案進行組態

身份驗證機制

為了保護私有倉函式庫免受未授權的存取和不安全的映像上傳，需要實施適當的身份驗證機制。目前 Docker 私有倉函式庫提供了兩種驗證提供者：silly 和 token。

Token-based 認證

• 是目前最安全的選擇，採用成熟的 Token 認證正規化，具有高度的安全性
• 許多企業已採用此認證方式來保護其私有倉函式庫

Silly 認證

• 名為「silly」，實則非常不安全，僅檢查 HTTP 請求中是否存在 Authorization 頭
• 不建議在生產環境中使用

其他映像儲存方案

除了 Docker 官方的私有倉函式庫，還有多種第三方映像儲存解決方案可供選擇，如：

• Artifactory
• Quay
• Dogestry
• Google Container Registry
• Docker on Azure

這些解決方案各有其特點和優勢，可以根據具體需求進行選擇。

最小化映像大小的最佳實踐

Docker 映像的大小可能會隨著依賴項的增加而變大。為了減少映像大小，可以採取以下措施：

1. 清理不必要的快取檔案

   • 在構建容器後刪除不必要的快取和依賴項
   • 使用 docker-squash 等工具壓縮映像

2. 使用 docker-squash 最佳化映像

   • docker save <image id> | sudo docker-squash -t newtag | docker load
   • 可以有效減少映像大小，節省儲存空間和網路頻寬

Save/Load 功能的使用

在 Docker 1.0 版本之前，Docker 實作了 save/load 功能來儲存映像。雖然現在不是最推薦的方式，但仍然可以在某些環境中使用：

docker build -t redis .
docker save redis > /tmp/redis_docker_save.tar
# 將映像複製到遠端伺服器或本地使用
docker load < /tmp/redis_docker_save.tar

Export 命令注意事項

• docker export 命令會扁平化映像，丟失歷史記錄和後設資料
• 可以減小映像大小，但需要注意其對映像內容的影響