news 2025/12/31 13:57:44

Docker Registry 镜像缓存与客户端无感加速（以 Docker Hub 为例）

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
Docker Registry 镜像缓存与客户端无感加速（以 Docker Hub 为例）

#作者：西门吹雪

文章目录

    • 摘要
    • 架构与原理
    • 准备与配置
      • Registry 配置文件（示例）
      • Docker Compose 部署（推荐）
    • 客户端无感化配置
      • Docker 引擎配置（registry‑mirrors）
      • 无感化行为说明
    • 使用与验证
      • 健康检查
      • 拉取镜像
      • 查看已缓存内容
    • 性能与运营建议
    • 安全与合规
    • 建议（多上游仓库）
    • 附录：关键命令速查

摘要

  • 通过在内网部署 Docker Distribution Registry 的“代理缓存”（pull‑through cache），可将外部镜像内容缓存到本地，显著提升后续拉取速度与稳定性。
  • 为 Docker 客户端配置registry-mirrors后，开发者仍使用原有镜像名与工作流，无需更改命令，实现“无感化”加速。
  • 本文聚焦于对docker.io（Docker Hub）上游的缓存与加速，包含原理、部署、客户端配置、验证与排错；最后附上对“多上游仓库”的建议。

架构与原理

+------------------+ +-------------------------+ +-------------------------+ | Docker 客户端 | 拉取 | 本地 Registry (缓存) | 未命中 | Docker Hub (docker.io)| | docker pull X +---------> http://<cache>:5000 +----------> registry-1.docker.io | | | | /var/lib/registry | | | | 第二次 pull | 命中 | 命中本地缓存直接返回 | | | +------------------+ +-------------------------+ +-------------------------+
  • 模式：注册表以“代理缓存”模式运行，向上游仓库拉取并将manifests与blobs持久化到本地。
  • 存储：默认路径在容器内为/var/lib/registry/docker/registry/v2/，包括：
    • blobs/sha256/...（内容寻址存储）
    • repositories/<namespace>/<name>/_manifests/...（清单、标签索引）
  • 第二次拉取命中本地缓存，性能与稳定性显著提升，减少外网带宽与限流影响。

准备与配置

Registry 配置文件（示例）

文件：/Users/user/docker/config.yml（参考：/Users/userhome/docker/config.yml:10-11）

version:0.1log:level:infostorage:filesystem:rootdirectory:/var/lib/registryhttp:addr::5000proxy:remoteurl:https://registry-1.docker.io
  • proxy.remoteurl指向 Docker Hub 上游。
  • storage.filesystem.rootdirectory为缓存落盘目录。

Docker Compose 部署（推荐）

示例文件（稳定版镜像）：

services:registry:image:registry:2container_name:registry-proxyports:-"5000:5000"volumes:-/Users/userhome/docker/config.yml:/etc/docker/registry/config.yml-/Volumes/DockerSystem/registry:/var/lib/registryenvironment:HTTP_PROXY:"http://<proxy_host>:<proxy_port>"HTTPS_PROXY:"http://<proxy_host>:<proxy_port>"NO_PROXY:"localhost,127.0.0.1,registry-proxy,192.168.3.0/24,192.168.123.0/24,172.16.0.0/12,192.168.0.0/16"restart:unless-stopped
  • HTTP_PROXY/HTTPS_PROXY/NO_PROXY：让容器能通过公司代理访问上游；必要时注入公司 CA 并信任。
  • 使用registry:2。不使用registry:3
  • 仓库运行主机IP为192.168.3.7，下面会引用，确保客户端能访问该IP。

启动与日志：

docker compose up -d docker compose logs -f

客户端无感化配置

Docker 引擎配置（registry‑mirrors）

  • 目标：客户端继续使用原始镜像名（如grafana/grafana:12.0.0），由引擎透明转发到你的缓存注册表。
  • Linux（/etc/docker/daemon.json）：
{"registry-mirrors":["http://192.168.3.7:5000"],"insecure-registries":["192.168.3.7:5000","localhost:5000"]}

重启引擎：

sudosystemctl restart docker
  • macOS/Windows（Docker Desktop → Settings → Docker Engine）：
{"registry-mirrors":["http://192.168.3.7:5000"],"insecure-registries":["192.168.3.7:5000","localhost:5000"]}

点击 Apply & Restart。

无感化行为说明

  • 当客户端执行docker pull grafana/grafana:12.0.0时，引擎将对docker.io的请求透明转发到你的缓存注册表。
  • CI/CD、docker build、Dockerfile中的FROM alpine:latest等场景全部保持原样；对开发者“无感”。

使用与验证

健康检查

curlhttp://localhost:5000/v2/# 应返回 200 OK

拉取镜像

  • 命名空间镜像（不加library/前缀）：
docker pull grafana/grafana:12.0.0# 无感模式（通过 registry-mirrors）# 或显式前缀（直接走你的缓存注册表）docker pull localhost:5000/grafana/grafana:12.0.0
  • 官方无命名空间镜像（使用library/前缀）：
docker pull alpine:latest# 无感模式docker pull localhost:5000/library/alpine:latest

查看已缓存内容

  • 列出缓存仓库：
curl-s http://localhost:5000/v2/_catalog
  • 查看标签：
curl-s http://localhost:5000/v2/grafana/grafana/tags/listcurl-s http://localhost:5000/v2/library/alpine/tags/list
  • 宿主机缓存目录：
/Volumes/DockerSystem/registry/docker/registry/v2/ ├── blobs/sha256/... └── repositories/grafana/grafana/_manifests/tags/12.0.0/...
  • 整体迁移特性：
    这个目录整体拷贝到新的环境，运行registry服务，这里缓存的镜像将在新环境可用。

性能与运营建议

  • 持久化与硬件：将/var/lib/registry映射到宿主机 SSD 目录，避免容器重建导致缓存丢失。
  • NO_PROXY 合理配置：对本地与内网地址设置，避免经企业代理绕路。
  • 上游限流：在容器中设置REGISTRY_PROXY_USERNAME/REGISTRY_PROXY_PASSWORD使用有额度账号。
  • 版本选择：生产使用registry:2优先。registry:3使用中遇到问题。

安全与合规

  • HTTPS 与信任：为缓存注册表配置 TLS，或在客户端配置insecure-registries时做好边界控制。

建议（多上游仓库）

  • 单实例 Registry 的proxy.remoteurl仅能指向一个上游。
  • 若要支持ghcr.io、quay.io等：
    • 为每个上游部署一个独立实例（不同端口/主机名），并设置对应凭据；客户端通过显式前缀拉取。
    • 或在容器运行时（如 containerd/Kubernetes）配置 per‑registry mirrors，实现对多个主机名的“无感化”支持。
  • 不建议使用 HTTPS 透明代理加缓存（安全与复杂度较高），除非团队具备相关运维与合规能力。

附录：关键命令速查

# 启动与日志docker compose up -d docker compose logs -f# 健康检查curlhttp://localhost:5000/v2/# 拉取（无感模式）docker pull grafana/grafana:12.0.0# 拉取（显式前缀）docker pull localhost:5000/grafana/grafana:12.0.0 docker pull localhost:5000/library/alpine:latest# 查看标签curl-s http://localhost:5000/v2/grafana/grafana/tags/listcurl-s http://localhost:5000/v2/library/alpine/tags/list
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