【编者的话】 本文通过研究docker hub和docker-registry的架构，介绍了在服务端docker镜像的存储、管理、安全的架构设计，并给出了一次简单的docker客户端服务端交互的过程。对于部署实现一个大规模、企业级的镜像库需要做的工作做了初步的探讨，汇总了需要准备的前期知识等。推荐想要搭建一个私有docker镜像库的同学阅读。
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最近因为工作需要，我开始研究docker-registry的实现和服务搭建。docker-registry是docker的镜像存储服务端。或者这么说，docker干的事情就是把整个应用、操作系统、配置打包成一个静态的镜像，这个镜像可以快速的启动和停止。但这种能力对单个人是没有多大意义的，我们需要有个地方把镜像存下来，然后用一个url分享给其他人。
如果是你，你会怎么设计？开一个公共的ftp让大家存镜像然后分享？这是个好主意，不过……docker的镜像有这么一个设定，就是一个镜像是由多层组成的，如果每次传输全量文件，对客户端、服务端、用户启动都造成时间和流量的浪费。
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于是……
上传和下载需要智能的识别对面有没有这层，如果两边的层的uuid一致，已经有的话，就不传了。
简单的根据名字上传下载，对日常使用来说还不够方便，我们还需要一个web界面，以支持登录、搜索、区分公共的镜像和私有的镜像等需求，这是用户的需求，不是客户端程序的需求。
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每个镜像层一般都有几十兆到几百兆的大小，可以想象，当很多用户都往一个地方上传时，单个服务器的存储容量是绝对支撑不住的，需要可以水平扩展的集群，但web界面不能分开，客户端程序也不应该很麻烦的自己找去哪里下载。
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docker hub和docker-registry的分工如下：
docker hub负责管理集中的信息访问，包括：
用户账户
镜像的效验码
公共和私人镜像仓库的区分
docker hub有几个组件：
web ui
meta-data 元数据存储（附注、星级、公共库清单）
访问认证
token管理
dokcer-registry有如下几个特性：
存储镜像、以及镜像层的家族谱系
没有用户账户数据
不知道用户的账户和安全性
把安全和认证委托给docker-hub来做，用token来保证传递安全
不需要重新发明轮子，支持多种存储后端
没有本地数据库
这两个图里面的index就是hub，可以看到每次客户端都要先访问index，决定镜像文件从哪个registry上传或下载，然后去相应的registry操作。从阅读源码中可以看出，在registry上，每个镜像的层都是以tar.gz格式存储的。
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搜索，这块我还没涉及，后续再看……
最近在研究用docker实现paas，欢迎大家有想法找我交流:-)
解耦合
docker hub是web-ui、用户认证、镜像元数据的集合，在这个方面，不同的组织有不同的做法，所以需要独立出来。docker-registry是所有组织可以复用的部分，单纯用于镜像存储服务。
不重复造轮子
docker-registry自己去实现一套对象存储了吗？没有，因为在对象存储这个领域，已经有很多优秀的实现。所以docker-registry是一个http接口的服务，仅仅是在对象存储上包了一层镜像的家族谱系，而且底层支持多种对象存储。
水平扩展性
在简单使用场景下，docker-registry也支持本地文件系统存储，可以说是all-in-one的设计，开箱即用。而当把这个场景扩展，用于大规模企业级的应用时，docker hub和docker-registry是1：n的关系，registry本身是一个无状态的服务，可以非常容易的水平扩展。这也是设计者的狡猾之处，他把有状态的部分都抽离了，把存储这个最大的状态机制做成可以放在其他的对象存储上，这样在大规模使用场景下就不会有性能的问题，也不会有单点问题。任何一个registry挂掉都是可以忍受的，可以被轻易的恢复而没有副作用。
原文发布时间：2015-01-21
本文来自云栖合作伙伴“linux中国”