Docker镜像仓库项目实战：新手入门教程

本文全面介绍了Docker镜像仓库的基础知识和部署方法，包括公共仓库与私有仓库的区别、如何设置和配置私有仓库、以及构建和推送Docker镜像的详细步骤。此外，还通过实战案例详细讲解了如何搭建一个简单的Docker镜像仓库项目，涵盖环境准备、部署步骤和测试验证。Docker镜像仓库项目实战不仅帮助读者掌握核心技能，还提高了开发和运维效率。

Docker基础概念介绍

什么是Docker

Docker 是一个开源的应用容器引擎，它使开发者能够方便地打包应用以及依赖包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口，因此容器的稳定性更高。Docker 的目标是尽量简单且轻量级，使应用能够在相同环境中运行，从而使得开发、测试和部署变得更加容易。

Docker的工作原理

Docker 的工作原理基于 Linux 内核的容器技术。Docker 利用 Linux 内核的 cgroups 和命名空间特性来创建和管理多个隔离的用户空间。Docker 能够通过容器提供一个轻量级、可移植和自包含的环境，使得应用程序可以在几乎相同的环境中运行，无论是在开发环境、测试环境还是生产环境。

Docker 使用客户端-服务器架构，Docker 客户端与 Docker 守护进程通信。Docker 客户端可以发送命令到 Docker 守护进程，由 Docker 守护进程执行这些操作。这些操作可以包括构建、运行、发布和管理 Docker 容器。Docker 客户端可以是命令行界面（CLI），也可以是编程语言的 API。

Docker的主要组件

Docker 的主要组件包括：

• Docker 守护进程（Docker daemon）：Docker 服务端守护进程 dockerd 运行在后台，负责接收来自客户端的指令，并执行这些操作。例如，构建镜像、运行容器等。
• Docker 客户端（Docker client）：Docker 客户端 docker 是一个命令行界面，用户可以使用它与 Docker 守护进程交互，发送命令到守护进程来管理 Docker 镜像和容器。
• Docker 镜像（Docker image）：Docker 镜像是一个轻量级、独立的、可执行的软件包，包含运行应用程序所需的所有代码、依赖库、运行时环境和资源文件。镜像通常是只读的。
• Docker 容器（Docker container）：从 Docker 镜像创建的容器是镜像的实例。容器运行时可以修改内部的数据，但不会影响底层的镜像。
• Docker 文件系统（Docker filesystem）：Docker 使用联合（Union）文件系统来构建和管理镜像。每个镜像层都作为一个只读层添加，而容器则在此基础上创建一个可写的顶层。
• Docker 存储库（Docker registry）：存储库是存储和分发 Docker 镜像的地方。Docker Hub 是官方的公共存储库，用户可以上传和下载镜像。Docker Registry 也支持私有的存储库。

Docker镜像仓库的基础知识

什么是Docker镜像仓库

Docker 镜像仓库是存储和分发 Docker 镜像的地方。镜像仓库可以是公开的，也可以是私有的。Docker Hub 是 Docker 官方提供的公共镜像仓库，用户可以上传和下载公共镜像。私有仓库则可以提供更高的安全性，适用于企业内部的镜像管理。

公共仓库与私有仓库的区别

• 公共仓库：Docker Hub 是 Docker 官方提供的公共镜像仓库。用户可以免费使用 Docker Hub 来上传和下载公共镜像。Docker Hub 上的镜像可以被全世界任何 Docker 客户端访问。
• 私有仓库：私有仓库是指由组织或个人拥有和管理的镜像仓库。私有仓库可以提供更高的安全性、权限控制和版本管理。私有仓库可以部署在本地服务器或云服务上，用户需要进行身份验证才能访问。

如何选择合适的镜像仓库

• 公共仓库：

  • 免费使用
  • 无需额外配置
  • 适合开源项目和公共组件
• 私有仓库：
  • 提供更高的安全性
  • 支持权限和版本管理
  • 适合企业内部应用和敏感数据

设置和配置Docker镜像仓库

使用Docker官方仓库

Docker 官方仓库 Docker Hub 提供了大量的公共镜像。用户可以非常方便地从 Docker Hub 上拉取镜像并部署到本地。使用 Docker 客户端可以从 Docker Hub 下载镜像。

# Docker Hub 上有丰富的镜像资源
docker pull nginx

部署私有仓库（如Docker Registry）

Docker Registry 是 Docker 官方提供的镜像仓库软件。它可以部署在本地服务器或云服务上。以下是如何在本地服务器上部署 Docker Registry。

1. 安装 Docker Registry

   首先，下载并安装 Docker Registry。可以从 Docker Registry 的 GitHub 仓库获取最新版本。

   # 下载 Docker Registry
   git clone https://github.com/docker/distribution.git
   cd distribution

2. 运行 Docker Registry

   使用 Docker 运行 Docker Registry。可以通过 Docker 容器运行 Docker Registry，这样可以方便地管理和更新。

   # 创建一个 Docker 容器运行 Docker Registry
   docker run -d -p 5000:5000 --name registry registry:2

3. 访问 Docker Registry

   安装完成后，可以通过 http://<服务器IP>:5000/v2/ 访问 Docker Registry。为了安全起见，可以配置 TLS 证书来加密通信。

4. 认证设置

   默认情况下，Docker Registry 是未认证的。为了保护私有仓库，建议设置认证。可以在 Docker Registry 的配置文件中添加认证机制，例如使用 htpasswd 工具生成认证文件。

   # 创建一个认证文件
   docker run --entrypoint htpasswd registry:2 -Bbn user password > /path/to/htpasswd

   然后在启动 Docker Registry 时，将认证文件挂载到容器中。

   # 启动 Docker Registry 并挂载认证文件
   docker run -d -p 5000:5000 --name registry -v /path/to/htpasswd:/htpasswd registry:2 \
    --auth-file /htpasswd

配置仓库认证

对于私有仓库，通常需要进行身份认证。Docker 客户端可以通过 ~/.docker/config.json 文件来存储认证信息。以下是如何配置认证信息。

1. 创建认证文件

   创建一个 config.json 文件来存储认证信息。

   {
      "auths": {
          "http://registry.example.com:5000": {
              "username": "user",
              "password": "password"
          }
      }
   }

2. 使用 Docker 客户端

   使用 Docker 客户端时，Docker 会自动读取 config.json 文件中的认证信息。

   # 登录私有仓库
   docker login -u user -p password http://registry.example.com:5000

   这样，后续的操作（如推送镜像）会自动使用该认证信息。

创建和推送Docker镜像

构建Docker镜像

Docker 镜像是由 Dockerfile 构建而成的。Dockerfile 是一个文本文件，包含了构建 Docker 镜像的指令。以下是一个简单的 Dockerfile 示例。

# 使用基础镜像
FROM node:14

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 把当前目录下的文件复制到容器中
COPY . /app

# 安装依赖
RUN npm install

# 暴露容器的端口
EXPOSE 3000

# 设置容器启动命令
CMD ["npm", "start"]

使用 docker build 命令构建镜像。

# 构建 Docker 镜像
docker build -t my-app:latest .

标记和推送Docker镜像

构建完成后，可以使用 docker tag 命令为镜像打标签，然后使用 docker push 命令将镜像推送到镜像仓库。

# Docker Hub
docker tag my-app:latest user/my-app:latest
docker push user/my-app:latest

# 私有仓库
docker tag my-app:latest registry.example.com:5000/my-app:latest
docker push registry.example.com:5000/my-app:latest

从Dockerfile创建镜像

Dockerfile 除了用于构建镜像外，还可以作为构建流程的一部分来自动创建新版本的镜像。例如，可以在 CI/CD 流程中，通过提交到版本控制系统来触发构建和推送操作。

# 在 Jenkins Pipeline 中从 Dockerfile 创建镜像和推送
pipeline {
    agent any
    stages {
        stage('Build and Push') {
            agent {
                docker {
                    image 'maven:3-alpine'
                    args '-v $PWD:/app'
                }
            }
            steps {
                script {
                    sh '''
                    docker build -t my-app:latest .
                    docker tag my-app:latest user/my-app:latest
                    docker push user/my-app:latest
                    '''
                }
            }
        }
    }
}

管理Docker镜像仓库

查找和拉取镜像

可以从 Docker Hub 或私有仓库中查找和拉取镜像。使用 docker search 命令查找镜像，然后使用 docker pull 命令拉取镜像。

# 查找镜像
docker search nginx

# 拉取镜像
docker pull nginx:latest

更新和删除镜像

可以使用 docker pull 命令更新镜像。如果需要删除本地镜像，可以使用 docker rmi 命令。

# 更新镜像
docker pull nginx:latest

# 删除镜像
docker rmi nginx:latest

使用标签管理镜像版本

标签可以用来管理不同版本的镜像。通过为镜像打不同的标签，可以轻松地管理和回滚到之前的版本。

# 生成并打标签
docker tag my-app:latest my-app:1.0.0
docker push my-app:1.0.0

实战案例：搭建一个简单的Docker镜像仓库

实践环境准备

搭建一个简单的 Docker 镜像仓库需要以下环境：

• 一台运行 Linux 的服务器
• Docker 安装在服务器上
• Docker Registry 的部署和配置

以下是一个简单的实战案例，用于搭建一个私有 Docker 镜像仓库。

仓库部署步骤详解

1. 安装 Docker

   首先，确保服务器上已经安装了 Docker。

   # 安装 Docker
   sudo apt-get update
   sudo apt-get install docker.io

2. 下载并运行 Docker Registry

   使用 Docker 容器来运行 Docker Registry。

   # 下载 Docker Registry 镜像
   docker pull registry:2
   
   # 运行 Docker Registry
   docker run -d -p 5000:5000 --name registry registry:2

3. 配置 Docker 客户端

   配置 Docker 客户端以使用私有仓库。需要修改 Docker 客户端的配置文件。

   {
      "insecure-registries": ["registry.example.com:5000"],
      "auths": {
          "registry.example.com:5000": {
              "username": "user",
              "password": "password"
          }
      }
   }

4. 构建并推送镜像

   构建一个简单的 Docker 镜像，并推送至私有仓库。

   # Dockerfile 示例
   FROM alpine:3.12
   CMD ["echo", "Hello World"]

   # 构建镜像
   docker build -t my-app:latest .
   
   # 打标签并推送
   docker tag my-app:latest registry.example.com:5000/my-app:latest
   docker push registry.example.com:5000/my-app:latest

测试和验证部署效果

为了验证 Docker 镜像仓库是否部署成功，可以从另一个 Docker 客户端拉取刚刚推送的镜像。

# 在另一个客户端拉取镜像
docker pull registry.example.com:5000/my-app:latest

同时，可以通过访问 Docker Registry 的 API 接口来检查镜像是否成功上传。

# 使用 curl 访问 API 接口
curl -X GET http://registry.example.com:5000/v2/_catalog

以上步骤完成了从部署 Docker 镜像仓库到构建、推送和拉取镜像的整个过程。通过这个实战案例，可以更好地理解 Docker 镜像仓库的工作机制和实际应用场景。

总结

通过本文的介绍，读者应能全面了解 Docker 镜像仓库的基础知识、部署和使用方法。从 Docker 的基础概念到实际应用，读者可以了解到如何从零搭建一个私有 Docker 镜像仓库，并进行实际操作。希望本文能帮助读者掌握 Docker 镜像仓库的核心技能，提高开发和运维效率。