徹底解決 gcr、quay、DockerHub 鏡像下載難題

在使用 Docker 和 Kubernetes 時，我們經常需要訪問 gcr.io 和 quay.io 鏡像倉庫，由於眾所周知的原因，這些鏡像倉庫在中國都無法訪問，唯一能訪問的是 Docker Hub，但速度也是奇慢無比。gcr.azk8s.cn 是 gcr.io 鏡像倉庫的代理站點，原來可以通過 gcr.azk8s.cn 訪問 gcr.io 倉庫里的鏡像，但是目前 *.azk8s.cn 已經僅限於 Azure 中國的 IP 使用，不再對外提供服務了。國內其他的鏡像加速方案大多都是采用定時同步的方式來緩存，不能保證及時更新，ustc 和七牛雲等鏡像加速器我都試過了，非常不靠譜，很多鏡像都沒有。

為了能夠順利訪問 gcr.io 等鏡像倉庫，我們需要在牆外自己搭建一個類似於 gcr.azk8s.cn 的鏡像倉庫代理站點。直接反代可以保證獲取到的鏡像是最新最全的，比緩存靠譜多了。

1. 前提條件

• 一台能夠施展魔法的服務器（你懂得，可以直接訪問 gcr.io）
• 一個域名和域名相關的 SSL 證書（docker pull 鏡像時需要驗證域名證書），一般用 Let's Encrypt 就夠了。

2. 代理方案

quay.io 和 Docker Hub 很好代理，可以直接使用 Envoy 的 host_rewrite_literal 參數（這是新版本的參數，如果你使用舊版本的 Envoy，參數應該是 host_rewrite），當 Envoy 將請求轉發給上游集群時，會直接將頭文件中的 host 改為指定的值。比如，如果上游集群是 quay.io，就將頭文件改為 quay.io。我之前寫過的 使用 Envoy 反向代理谷歌搜索 用的就是此方案。什么？你是 Envoy 小白？莫慌，我已經為你們准備了一本 Envoy 從入門到放棄 的電子書，快快點擊下方的鏈接學習去吧（記得給我一個 star 哦）~~

• https://github.com/yangchuansheng/envoy-handbook

gcr.io 稍微有點難辦，因為它在連接的時候需要二次認證，即使你通過反代服務器 pull 鏡像，它還是會再次訪問 gcr.io 進行驗證，然后才可以通過反代服務器 pull 鏡像。這就有點尷尬了，我特么要是能訪問 gcr.io，還要什么反代啊。。。話說 Docker 官方不是有一個 registry 鏡像嗎，可以通過設置參數 remoteurl 將其作為遠端倉庫的緩存倉庫，這樣當你通過這個私有倉庫的地址拉取鏡像時，regiistry 會先將鏡像緩存到本地存儲，然后再提供給拉取的客戶端（有可能這兩個步驟是同時的，我也不太清楚）。我們可以先部署一個私有 registry，然后將 remoteurl 設為 https://gcr.io，最后再通過 Envoy 反代，基本上就可以了。

3. 代理配置

方案確定了之后，就可以動手配置了。還是使用我之前反復提到的方法：通過文件動態更新配置。如果你不是很清楚我在說什么，請參考 Envoy 基礎教程：基於文件系統動態更新配置。這里我就直接貼配置了。

bootstrap 配置：

# envoy.yaml
node:
  id: node0
  cluster: cluster0
dynamic_resources:
  lds_config:
    path: /etc/envoy/lds.yaml
  cds_config:
    path: /etc/envoy/cds.yaml
admin:
  access_log_path: "/dev/stdout"
  address:
    socket_address:
      address: "0.0.0.0"
      port_value: 15001

LDS 的配置：

# lds.yaml
version_info: "0"
resources:
- "@type": type.googleapis.com/envoy.config.listener.v3.Listener
  name: listener_http
  address:
    socket_address:
      address: 0.0.0.0
      port_value: 80
  filter_chains:
  - filters:
    - name: envoy.filters.network.http_connection_manager
      typed_config:
        "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.network.http_connection_manager.v3.HttpConnectionManager
        stat_prefix: ingress_http
        codec_type: AUTO
        access_log:
          name: envoy.access_loggers.file
          typed_config:
            "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.access_loggers.file.v3.FileAccessLog
            path: /dev/stdout
        route_config:
          name: http_route
          virtual_hosts:
          - name: default
            domains:
            - "*"
            routes:
            - match:
                prefix: "/"
              redirect:
                https_redirect: true
                port_redirect: 443
                response_code: "FOUND"
        http_filters:
        - name: envoy.filters.http.router
- "@type": type.googleapis.com/envoy.config.listener.v3.Listener
  name: listener_https
  address:
    socket_address:
      address: 0.0.0.0
      port_value: 443
  listener_filters:
  - name: "envoy.filters.listener.tls_inspector"
    typed_config: {}
  filter_chains:
  - transport_socket:
      name: envoy.transport_sockets.tls
      typed_config:
        "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.transport_sockets.tls.v3.DownstreamTlsContext
        common_tls_context:
          alpn_protocols: h2,http/1.1
          tls_certificates:
          - certificate_chain:
              filename: "/root/.acme.sh/xxx.com/fullchain.cer"
            private_key:
              filename: "/root/.acme.sh/xxx.com/xxx.com.key"
    filters:
    - name: envoy.filters.network.http_connection_manager
      typed_config:
        "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.network.http_connection_manager.v3.HttpConnectionManager
        stat_prefix: ingress_https
        codec_type: AUTO
        use_remote_address: true
        access_log:
          name: envoy.access_loggers.file
          typed_config:
            "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.access_loggers.file.v3.FileAccessLog
            path: /dev/stdout
        route_config:
          name: https_route
          response_headers_to_add:
          - header:
              key: Strict-Transport-Security
              value: "max-age=15552000; includeSubdomains; preload"
          virtual_hosts:
          - name: gcr
            domains:
            - gcr.xxx.com
            routes:
            - match:
                prefix: "/"
              route:
                cluster: gcr
                timeout: 600s
          - name: quay
            domains:
            - quay.xxx.com
            routes:
            - match:
                prefix: "/"
              route:
                cluster: quay
                host_rewrite_literal: quay.io
          - name: docker
            domains:
            - docker.xxx.com
            routes:
            - match:
                prefix: "/"
              route:
                cluster: dockerhub
                host_rewrite_literal: registry-1.docker.io
        http_filters:
        - name: envoy.filters.http.router
          typed_config:
            "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.http.router.v3.Router

友情提醒：我這里使用的是 v3 版本的 API，v2 版本的 API 即將被廢棄，請奔走相告。

CDS 的配置：

# cds.yaml
version_info: "0"
resources:
- "@type": type.googleapis.com/envoy.config.cluster.v3.Cluster
  name: gcr
  connect_timeout: 1s
  type: strict_dns
  dns_lookup_family: V4_ONLY
  lb_policy: ROUND_ROBIN
  load_assignment:
    cluster_name: gcr
    endpoints:
    - lb_endpoints:
      - endpoint:
          address:
            socket_address:
              address: gcr.default
              port_value: 5000
- "@type": type.googleapis.com/envoy.config.cluster.v3.Cluster
  name: dockerhub
  connect_timeout: 15s
  type: logical_dns
  dns_lookup_family: V4_ONLY
  dns_resolvers:
    socket_address:
      address: 8.8.8.8
      port_value: 53
  lb_policy: ROUND_ROBIN
  load_assignment:
    cluster_name: dockerhub
    endpoints:
    - lb_endpoints:
      - endpoint:
          address:
            socket_address:
              address: registry-1.docker.io
              port_value: 443
  transport_socket:
    name: envoy.transport_sockets.tls
    typed_config:
      "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.transport_sockets.tls.v3.UpstreamTlsContext
      sni: registry-1.docker.io
- "@type": type.googleapis.com/envoy.config.cluster.v3.Cluster
  name: quay
  connect_timeout: 15s
  type: logical_dns
  dns_lookup_family: V4_ONLY
  dns_resolvers:
    socket_address:
      address: 8.8.8.8
      port_value: 53
  lb_policy: ROUND_ROBIN
  load_assignment:
    cluster_name: quay
    endpoints:
    - lb_endpoints:
      - endpoint:
          address:
            socket_address:
              address: quay.io
              port_value: 443
  transport_socket:
    name: envoy.transport_sockets.tls
    typed_config:
      "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.transport_sockets.tls.v3.UpstreamTlsContext
      sni: quay.io

各個字段的含義我實在是懶得解釋，可以直接去看上面提到的電子書。

配置好了 Envoy 之后，就可以通過代理服務器拉取 Docker Hub 和 quay.io 的鏡像了。最后來解決 gcr.io 鏡像的難題。

4. registry 配置

首先需要部署一個私有的 registry，如果你只有一台服務器（我想大多數人應該只會買一台吧），可以使用 docker-compose，我這里是使用 Kubernetes 部署的，首先需要准備一個部署清單：

# registry-proxy.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: gcr
  labels:
    app: gcr
spec:
  replicas: 1 
  selector:
    matchLabels:
      app: gcr
  template:
    metadata:
      labels:
        app: gcr
    spec:
      nodeSelector:
        kubernetes.io/hostname: blog-k3s03
      tolerations:
      - key: node-role.kubernetes.io/ingress
        operator: Exists
        effect: NoSchedule
      hostNetwork: false 
      containers:
      - name: gcr
        image: findsec/registry-proxy:latest 
        env:
        - name: PROXY_REMOTE_URL
          value: https://gcr.io
        ports:
        - containerPort: 5000
          hostPort: 5000
          protocol: TCP
        volumeMounts:
        - mountPath: /etc/localtime
          name: localtime
        - mountPath: /var/lib/registry
          name: registry
      volumes:
      - name: localtime
        hostPath:
          path: /etc/localtime
      - name: registry
        hostPath:
          path: /var/lib/registry
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: gcr
  labels:
    app: gcr
spec:
  sessionAffinity: ClientIP
  selector:
    app: gcr
  ports:
    - protocol: TCP
      name: http
      port: 5000 
      targetPort: 5000 

然后將其部署到 Kubernetes 集群中：

$ kubectl apply -f registry-proxy.yaml

現在再回過頭來看看 Envoy 的配置中關於 gcr 的部分，先來看看 LDS：

virtual_hosts:
- name: gcr
  domains:
  - gcr.xxx.com
  routes:
  - match:
      prefix: "/"
    route:
      cluster: gcr
      timeout: 600s

很簡單，不需要解釋，再來看看 CDS：

- "@type": type.googleapis.com/envoy.config.cluster.v3.Cluster
  name: gcr
  connect_timeout: 1s
  type: strict_dns
  dns_lookup_family: V4_ONLY
  lb_policy: ROUND_ROBIN
  load_assignment:
    cluster_name: gcr
    endpoints:
    - lb_endpoints:
      - endpoint:
          address:
            socket_address:
              address: gcr.default
              port_value: 5000

這里的 address 使用的是 Kubernetes 集群內部域名，其他部署方式請自己斟酌。

最后，給服務器換個新內核，開啟 BBR 加速不過分吧？不然你的鏡像拉取仍然是龜速。

5. Docker 配置

現在你就可以通過代理服務器來拉取公共鏡像了。

對於 Docker Hub 來說，只需要將 docker.io 換成 docker.xxx.com 就行了，比如你想拉取 nginx:alpine 鏡像，可以使用下面的命令：

🐳 → docker pull docker.xxx.com/library/nginx:alpine

對於 quay.io 來說，只需要將 quay.io 換成 quay.xxx.com 就行了，比如你想拉取 quay.io/coreos/kube-state-metrics:v1.5.0 鏡像，可以使用下面的命令：

🐳 → docker pull quay.xxx.com/coreos/kube-state-metrics:v1.5.0

對於 gcr.io 來說，只需要將 gcr.io 換成 gcr.xxx.com 就行了，比如你想拉取 gcr.io/google-containers/etcd:3.2.24 鏡像，可以使用下面的命令：

🐳 → docker pull gcr.xxx.com/google-containers/etcd:3.2.24

當然，Docker 是可以設置 registry mirror 的，但只支持 Docker Hub。可以修改配置文件 /etc/docker/daemon.json，添加下面的內容：

{
    "registry-mirrors": [
        "https://docker.xxx.com"
    ]
}

然后重啟 Docker 服務，就可以直接拉取 Docker Hub 的鏡像了，不需要顯示指定代理服務器的地址，Docker 服務本身會自動通過代理服務器去拉取鏡像。比如：

🐳 → docker pull nginx:alpine
🐳 → docker pull docker.io/library/nginx:alpine

Containerd 就比較簡單了，它支持任意 registry 的 mirror，只需要修改配置文件 /etc/containerd/config.toml，添加如下的配置：

[plugins.cri.registry.mirrors]
  [plugins.cri.registry.mirrors."docker.io"]
    endpoint = ["https://docker.xxx.com"]
  [plugins.cri.registry.mirrors."quay.io"]
    endpoint = ["https://quay.xxx.com"]
  [plugins.cri.registry.mirrors."gcr.io"]
    endpoint = ["http://gcr.xxx.com"]

重啟 Containerd 服務后，就可以直接拉取 Docker Hub、gcr.io 和 quay.io 的鏡像了，不需要修改任何前綴，Containerd 會根據配置自動選擇相應的代理 URL 拉取鏡像。

6. 費用評估

好了，現在我們來評估一下這一切的費用。首先你得有一個會魔法的服務器，國內的肯定不用考慮了，必須選擇國外的，而且到國內的速度還過得去的，最低最低不會低於 30 人民幣/月 吧。除此之外，你還得擁有一個個人域名，這個價格不好說，總而言之，加起來肯定不會低於 30 吧，多數人肯定是下不去這個手的。沒關系，我有一個更便宜的方案，我已經部署好了一切，你可以直接用我的服務，當然我也是自己買的服務器，每個月也是要花錢的，如果你真的想用，只需要每月支付 3 元，以此來保障我每個月的服務器費用。當然肯定不止你一個人，我可能還會賺點錢，但最多不允許超過 40 人，如果人數特別多，我可能會考慮加服務器。這個需要你自己考慮清楚，有意者掃描下方的二維碼加入交流群：

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