彻底解决 gcr、quay、DockerHub 镜像下载难题

在使用 Docker 和 Kubernetes 时，我们经常需要访问 gcr.io 和 quay.io 镜像仓库，由于众所周知的原因，这些镜像仓库在中国都无法访问，唯一能访问的是 Docker Hub，但速度也是奇慢无比。gcr.azk8s.cn 是 gcr.io 镜像仓库的代理站点，原来可以通过 gcr.azk8s.cn 访问 gcr.io 仓库里的镜像，但是目前 *.azk8s.cn 已经仅限于 Azure 中国的 IP 使用，不再对外提供服务了。国内其他的镜像加速方案大多都是采用定时同步的方式来缓存，不能保证及时更新，ustc 和七牛云等镜像加速器我都试过了，非常不靠谱，很多镜像都没有。

为了能够顺利访问 gcr.io 等镜像仓库，我们需要在墙外自己搭建一个类似于 gcr.azk8s.cn 的镜像仓库代理站点。直接反代可以保证获取到的镜像是最新最全的，比缓存靠谱多了。

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1. 前提条件

• 一台能够施展魔法的服务器（你懂得，可以直接访问 gcr.io）
• 一个域名和域名相关的 SSL 证书（docker pull 镜像时需要验证域名证书），一般用 Let's Encrypt 就够了。

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 参数（这是新版本的参数，如果你使用旧版本的 Envoy，参数应该是 host_rewrite），当 Envoy 将请求转发给上游集群时，会直接将头文件中的 host 改为指定的值。比如，如果上游集群是 quay.io，就将头文件改为 quay.io。我之前写过的 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，我已经为你们准备了一本 Envoy 从入门到放弃 的电子书，快快点击下方的链接学习去吧（记得给我一个 star 哦）~~

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

gcr.io 稍微有点难办，因为它在连接的时候需要二次认证，即使你通过反代服务器 pull 镜像，它还是会再次访问 gcr.io 进行验证，然后才可以通过反代服务器 pull 镜像。这就有点尴尬了，我特么要是能访问 gcr.io，还要什么反代啊。。。话说 Docker 官方不是有一个 registry 镜像吗，可以通过设置参数 remoteurl 将其作为远端仓库的缓存仓库，这样当你通过这个私有仓库的地址拉取镜像时，regiistry 会先将镜像缓存到本地存储，然后再提供给拉取的客户端（有可能这两个步骤是同时的，我也不太清楚）。我们可以先部署一个私有 registry，然后将 remoteurl 设为 https://gcr.io，最后再通过 Envoy 反代，基本上就可以了。

3. 代理配置

方案确定了之后，就可以动手配置了。还是使用我之前反复提到的方法：通过文件动态更新配置。如果你不是很清楚我在说什么，请参考 Envoy 基础教程：基于文件系统动态更新配置。这里我就直接贴配置了。

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：我这里使用的是 v3 版本的 API，v2 版本的 API 即将被废弃，请奔走相告。

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

各个字段的含义我实在是懒得解释，可以直接去看上面提到的电子书。

配置好了 Envoy 之后，就可以通过代理服务器拉取 Docker Hub 和 quay.io 的镜像了。最后来解决 gcr.io 镜像的难题。

4. registry 配置

首先需要部署一个私有的 registry，如果你只有一台服务器（我想大多数人应该只会买一台吧），可以使用 docker-compose，我这里是使用 Kubernetes 部署的，首先需要准备一个部署清单：

# 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 

然后将其部署到 Kubernetes 集群中：

$ kubectl apply -f registry-proxy.yaml

现在再回过头来看看 Envoy 的配置中关于 gcr 的部分，先来看看 LDS：

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

很简单，不需要解释，再来看看 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

这里的 address 使用的是 Kubernetes 集群内部域名，其他部署方式请自己斟酌。

最后，给服务器换个新内核，开启 BBR 加速不过分吧？不然你的镜像拉取仍然是龟速。

5. Docker 配置

现在你就可以通过代理服务器来拉取公共镜像了。

对于 Docker Hub 来说，只需要将 docker.io 换成 docker.xxx.com 就行了，比如你想拉取 nginx:alpine 镜像，可以使用下面的命令：

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

对于 quay.io 来说，只需要将 quay.io 换成 quay.xxx.com 就行了，比如你想拉取 quay.io/coreos/kube-state-metrics:v1.5.0 镜像，可以使用下面的命令：

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

对于 gcr.io 来说，只需要将 gcr.io 换成 gcr.xxx.com 就行了，比如你想拉取 gcr.io/google-containers/etcd:3.2.24 镜像，可以使用下面的命令：

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

当然，Docker 是可以设置 registry mirror 的，但只支持 Docker Hub。可以修改配置文件 /etc/docker/daemon.json，添加下面的内容：

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

然后重启 Docker 服务，就可以直接拉取 Docker Hub 的镜像了，不需要显示指定代理服务器的地址，Docker 服务本身会自动通过代理服务器去拉取镜像。比如：

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

Containerd 就比较简单了，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"]

重启 Containerd 服务后，就可以直接拉取 Docker Hub、gcr.io 和 quay.io 的镜像了，不需要修改任何前缀，Containerd 会根据配置自动选择相应的代理 URL 拉取镜像。

6. 费用评估

好了，现在我们来评估一下这一切的费用。首先你得有一个会魔法的服务器，国内的肯定不用考虑了，必须选择国外的，而且到国内的速度还过得去的，最低最低不会低于 30 人民币/月 吧。除此之外，你还得拥有一个个人域名，这个价格不好说，总而言之，加起来肯定不会低于 30 吧，多数人肯定是下不去这个手的。没关系，我有一个更便宜的方案，我已经部署好了一切，你可以直接用我的服务，当然我也是自己买的服务器，每个月也是要花钱的，如果你真的想用，只需要每月支付 3 元，以此来保障我每个月的服务器费用。当然肯定不止你一个人，我可能还会赚点钱，但最多不允许超过 40 人，如果人数特别多，我可能会考虑加服务器。这个需要你自己考虑清楚，有意者扫描下方的二维码加入交流群：

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