acr是什么？

在技术领域，字母缩写“ACR”可以代表多种不同的概念。它可能指代Adobe Camera Raw（摄影图像处理软件）、美国放射学院（American College of Radiology，医学组织），或是自适应对比度（Adaptive Contrast Ratio，显示技术）。然而，在现代云计算与容器化技术语境中，当提及“ACR”时，绝大多数情况下指的是 Azure 容器注册表（Azure Container Registry）。这是一个由微软Azure提供的高度安全、可扩展的容器镜像注册服务，专为构建、存储、管理和部署容器镜像而设计。

本文将聚焦于Azure容器注册表（ACR），深入探讨它的“是什么”、“为什么”、“哪里”、“多少”、“如何”以及“怎么”等核心问题，为您提供一个全面而具体的解析。

Azure 容器注册表 (ACR) 的核心定义

Azure 容器注册表 (ACR) 是一个托管在Azure云上的私有 Docker 注册表服务，用于存储和管理 Open Container Initiative (OCI) 格式的容器镜像以及相关的构件（如Helm图表、OCI制品等）。简而言之，它就像一个专门存放你应用程序“蓝图”（容器镜像）的云端仓库，确保这些蓝图能够安全、高效地被你的计算服务（如Azure Kubernetes Service, Azure App Service等）随时取用和部署。

• 集中存储： ACR 提供了一个中心化的位置，用于存储各种容器镜像，包括自定义的应用程序镜像和来自上游源（如Docker Hub）的缓存镜像。
• 多格式支持： 除了Docker镜像，ACR 还支持其他OCI制品，例如Helm图表，这使得它成为一个更通用的构件注册表。
• 私有与安全： 作为一个私有注册表，ACR 通过Azure Active Directory (AAD) 进行身份验证和授权，并支持基于角色的访问控制 (RBAC)，确保只有授权用户和系统才能访问您的容器镜像。
• 集成生态系统： 它与Azure的各种服务（如Azure Kubernetes Service (AKS)、Azure App Service、Azure Container Instances (ACI) 等）紧密集成，简化了容器化应用的开发、部署和管理流程。

为什么需要 Azure 容器注册表 (ACR)？

在容器化和微服务架构日益普及的今天，有效管理容器镜像变得至关重要。ACR的出现，正是为了解决这一系列痛点并提供显著优势。

解决的核心痛点

• 镜像管理混乱： 在没有私有注册表的情况下，团队可能依赖公共注册表（如Docker Hub），或自建不完善的注册表，导致镜像版本混乱、管理复杂。
• 安全风险： 公共注册表可能存在安全隐患，而自建注册表往往难以达到企业级的安全标准，如身份认证、漏洞扫描等。
• 性能瓶颈： 从外部注册表拉取镜像可能受到网络带宽限制，尤其是在大规模部署或跨地理区域部署时，影响部署速度和效率。
• 合规性要求： 许多行业和企业有严格的数据驻留和审计要求，要求容器镜像存储在受控且合规的环境中。
• CI/CD 集成复杂： 将镜像存储与自动化构建、测试、部署流程（CI/CD）集成，如果缺乏专用工具会非常繁琐。

ACR 带来的主要优势

使用Azure容器注册表可以带来多方面的显著优势，从而优化您的容器化工作流：

1. 企业级安全性：
   • 通过Azure Active Directory进行强大的身份验证，实现精细化的基于角色的访问控制（RBAC）。
   • 支持网络隔离，包括通过Azure Private Link实现私有连接，确保镜像传输只通过您的虚拟网络。
   • 集成了Microsoft Defender for Cloud（原Azure Security Center）的容器镜像漏洞扫描功能，在镜像推送到注册表时自动检测安全漏洞。
2. 高可用与可扩展性：
   • ACR 作为一个托管服务，由Azure平台提供高可用性和弹性扩展能力，无需您管理底层基础设施。
   • 支持地理复制（Geo-replication），可以将镜像复制到全球多个Azure区域，实现低延迟的镜像拉取和灾难恢复。
3. 简化 CI/CD 工作流：
   • ACR Tasks 允许自动化构建容器镜像、打补丁，甚至执行多步任务，无需配置复杂的构建服务器。
   • 与Azure DevOps、GitHub Actions、Jenkins等主流CI/CD工具无缝集成，轻松实现容器镜像的自动化构建、推送和部署。
4. 成本效益：
   • 提供多种服务层级，可根据您的需求选择最合适的，避免资源浪费。
   • 智能化的生命周期管理策略，自动删除旧的或未使用的镜像，有效控制存储成本。
5. 生态系统集成：
   • 与Azure的容器服务（AKS、ACI、Azure App Service for Containers、Azure Functions for Containers、Azure IoT Edge等）深度集成，提供统一、流畅的体验。

ACR 在哪里被广泛使用？

Azure 容器注册表作为微软云平台的核心服务之一，在全球范围内的Azure区域均有部署，并在多种行业和应用场景中扮演着关键角色。

部署区域与可用性

ACR 作为一个全球性的服务，可以在所有提供Azure服务的区域部署和使用。这意味着无论您的应用程序部署在哪个Azure区域，您都可以选择就近创建 ACR 实例，以优化镜像拉取性能并满足数据驻留要求。

提示： 为了实现全球范围内的低延迟镜像分发，ACR 的地理复制功能允许您将单个注册表的内容同步到不同的Azure区域。例如，您的开发团队可能在欧洲构建镜像，但您的应用服务部署在北美和亚洲。通过地理复制，这些区域的应用服务可以直接从最近的注册表实例拉取镜像，显著减少网络延迟。

典型应用场景

ACR 在以下场景中得到了广泛应用：

• 微服务架构： 作为微服务组件镜像的中心仓库，确保每个服务都能快速、可靠地获取其依赖的容器镜像。
• DevOps 实践： 作为CI/CD流水线的核心组件，自动化地存储和管理从构建阶段生成的容器镜像。开发人员将代码推送到版本控制系统，CI/CD流水线触发ACR Tasks构建镜像并推送到ACR，然后部署到测试或生产环境。
• 云原生应用程序： 为部署在Azure Kubernetes Service (AKS)、Azure Container Apps 等环境中的云原生应用提供私有、安全的镜像源。
• 边缘计算 (IoT Edge)： 用于分发和管理部署到IoT Edge设备的容器模块镜像。
• 混合云部署： 即使您的部分工作负载运行在本地数据中心或其它云平台，ACR 也可以作为统一的镜像注册表，通过网络连接为这些环境提供服务。
• 多团队协作： 多个开发团队可以在同一个ACR实例中拥有独立的存储库（repositories），并通过RBAC进行权限隔离，实现高效协作。

Azure 容器注册表 (ACR) 的成本如何计算？

了解 ACR 的成本结构对于有效管理云支出至关重要。ACR 的定价模型主要基于服务层级、存储量、操作次数和网络传输量。

服务层级与定价模型

ACR 提供三个主要的服务层级，以满足不同规模和性能需求的企业：

• Basic (基本)： 适用于小型开发团队或学习目的，提供较低的存储容量和吞吐量限制。
• Standard (标准)： 适用于中型团队和生产环境，提供了更高的存储容量和操作吞吐量，比Basic层级有更快的镜像拉取和推送速度。
• Premium (高级)： 面向大型企业、全球部署和高性能需求，提供最高的存储容量、吞吐量，并独有地理复制、专用链接 (Private Link) 和高级镜像扫描等功能。

每个层级都有不同的每GB存储费用、每日操作费用（按万次操作计费）以及每月默认包含的存储容量和操作次数。超出默认限制的部分会按额外单价计费。

影响成本的关键因素

在规划和使用 ACR 时，以下因素会直接影响您的最终账单：

• 存储容量： 您存储在注册表中的容器镜像和构件的总大小。越多的镜像、越大的镜像，存储成本越高。
• 操作次数： 包括镜像的推送（Push）、拉取（Pull）、删除（Delete）以及其他API操作。拉取操作通常是耗费操作次数最多的活动。
• 网络传输量： 当从 ACR 拉取镜像到位于 ACR 不同区域的Azure服务或外部网络时，会产生网络出站流量费用。
• 地理复制： 如果启用地理复制功能，您需要为每个复制的区域支付额外的存储和操作费用。
• ACR Tasks： ACR Tasks 的计费基于任务执行时间和并行运行的任务数量。
• 高级安全功能： 例如，Microsoft Defender for Cloud 的容器镜像漏洞扫描功能可能会产生额外的费用。

成本优化策略

为了更有效地控制 ACR 的成本，您可以采取以下措施：

• 选择合适的层级： 根据团队规模、镜像存储量和预期的操作吞吐量，选择最经济的服务层级。例如，如果需要地理复制或Private Link，则必须选择Premium层级。
• 实施生命周期管理： 配置注册表的生命周期策略，自动删除过期的、未使用的或旧版本的镜像，以减少存储占用。
• 优化镜像大小： 尽量构建更小、更精简的容器镜像，减少不必要的层和文件。
• 利用缓存： 对于频繁使用的公共基础镜像，可以将其缓存到ACR中，减少对外部注册表的依赖，并可能降低网络出站费用（如果公共注册表位于不同区域）。
• 监控与分析： 定期监控ACR的使用情况和费用报告，分析哪些部分产生了最多的费用，以便及时调整策略。

如何创建和使用 Azure 容器注册表 (ACR)？

创建和使用 ACR 的过程相对直观，可以通过Azure门户、Azure CLI或ARM模板等多种方式完成。

ACR 实例的创建

您可以选择以下任一方式来创建一个ACR实例：

1. 通过 Azure 门户：
   • 登录 Azure 门户。
   • 在搜索栏中输入“容器注册表”，选择“容器注册表”。
   • 点击“创建”。
   • 填写基本信息，如订阅、资源组、注册表名称、位置和 SKU（服务层级）。
   • 完成创建。
2. 通过 Azure CLI：

   Azure CLI (命令行接口) 提供了一种快速自动化的创建方式。

   az acr create --resource-group myResourceGroup --name myContainerRegistry --sku Standard --admin-enabled true

   这条命令将在 `myResourceGroup` 资源组中创建一个名为 `myContainerRegistry` 的标准层级ACR实例，并启用管理员用户。

3. 通过 ARM 模板：

   对于基础设施即代码（Infrastructure as Code）的场景，可以使用Azure Resource Manager (ARM) 模板来定义和部署ACR实例，实现可重复和版本控制的部署。

   {
             "$schema": "https://schema.management.azure.com/schemas/2019-04-01/deploymentTemplate.json#",
             "contentVersion": "1.0.0.0",
             "resources": [
               {
                 "type": "Microsoft.ContainerRegistry/registries",
                 "apiVersion": "2021-09-01",
                 "name": "[parameters('acrName')]",
                 "location": "[parameters('location')]",
                 "sku": {
                   "name": "[parameters('acrSku')]"
                 },
                 "properties": {
                   "adminUserEnabled": "[parameters('adminUserEnabled')]"
                 }
               }
             ]
           }

容器镜像的推送与拉取

一旦ACR实例创建完成，您就可以使用Docker CLI将镜像推送上去或从其拉取镜像：

1. 登录 ACR：

   az acr login --name myContainerRegistry

   或者，如果使用管理员用户密码：

   docker login mycontainerregistry.azurecr.io -u  -p 

2. 标记镜像： 在推送之前，需要将本地镜像标记为ACR注册表的登录服务器名称和存储库名称：

   docker tag myimage mycontainerregistry.azurecr.io/myrepo/myimage:v1

3. 推送镜像： 将标记好的镜像推送到ACR：

   docker push mycontainerregistry.azurecr.io/myrepo/myimage:v1

4. 拉取镜像： 从ACR拉取镜像：

   docker pull mycontainerregistry.azurecr.io/myrepo/myimage:v1

镜像管理与生命周期

• 查看存储库和标签： 在Azure门户中，您可以轻松浏览ACR中的所有存储库及其包含的镜像标签。通过Azure CLI也可以列出：

  az acr repository list --name myContainerRegistry --output table

  az acr repository show-tags --name myContainerRegistry --repository myrepo/myimage --output table

• 删除镜像： 可以删除整个存储库，也可以删除特定的标签或清单引用。
• 生命周期管理： 配置生命周期管理策略以自动删除旧的、未使用的或特定数量的镜像版本，例如“保留最近N个镜像，删除所有超过M天未被拉取的镜像”。这对于优化存储成本和维护注册表的整洁性至关重要。

安全性配置与访问控制

ACR的安全性是其核心特性之一：

• Azure AD 身份验证： 默认情况下，ACR 使用Azure Active Directory进行身份验证。您可以为用户或服务主体（Service Principal）分配特定的RBAC角色，如`AcrPush`（推送权限）、`AcrPull`（拉取权限）、`Owner`（所有者）等，以实现精细的权限控制。
• 网络隔离：
  • 专用链接 (Private Link)： 允许您通过Azure虚拟网络中的私有端点安全地访问ACR，所有流量都通过Azure骨干网络，无需暴露在公共互联网上。
  • IP 防火墙： 可以配置ACR接受来自特定IP地址范围的请求。
• 管理员用户： ACR 默认有一个可选的管理员用户，它提供注册表的静态用户名和密码，适用于一些非Azure AD环境或特定集成场景。但通常建议使用Azure AD进行身份验证，因为它更安全、更易于管理。

与 CI/CD 流水线的集成

ACR 旨在与流行的CI/CD工具无缝协作：

• Azure DevOps： 在Azure DevOps Pipeline中，可以使用“Docker”任务轻松构建镜像并推送到ACR，或者使用“Azure CLI”任务执行`az acr build`。
• GitHub Actions： GitHub Actions 提供了专门的“Azure/docker-login”和“Azure/container-actions”动作，可以直接与ACR集成，实现代码提交后自动构建、推送和部署镜像。
• Jenkins： Jenkins 可以通过Docker插件或自定义脚本，在构建完成后将镜像推送到ACR。

深度探索 ACR 的高级功能与最佳实践

除了基本的存储和管理，ACR 还提供了一系列高级功能来增强容器化工作流的效率、安全性和可靠性。

ACR 任务 (ACR Tasks)

ACR Tasks 是 ACR 的一个强大功能，它将容器镜像的构建和管理自动化。它不仅可以构建镜像，还可以自动执行多步任务，例如：

• 自动化构建： 当源代码提交到GitHub、Azure DevOps或其他Git仓库时，ACR Tasks 可以自动触发镜像构建并推送到ACR。
• 操作系统/框架打补丁： 当您的基础镜像（如Alpine、Ubuntu或Node.js）更新时，ACR Tasks 可以自动检测并重建所有依赖于该基础镜像的应用程序镜像。这对于维护应用程序的安全性至关重要。
• 多步任务： 可以定义一系列任务步骤，例如先构建一个应用程序镜像，然后运行测试容器，最后将通过测试的镜像推送到ACR。

ACR Tasks 消除了对外部构建服务器的依赖，简化了CI/CD流程，并确保您的镜像始终是最新的和安全的。

地理复制 (Geo-replication)

地理复制是 ACR Premium 层级独有的功能，它允许您在全球多个Azure区域之间同步注册表中的所有镜像。其主要优势包括：

• 低延迟的镜像拉取： 应用程序可以从距离最近的注册表副本拉取镜像，显著减少网络延迟和部署时间。
• 区域性灾难恢复： 如果一个Azure区域发生故障，您的应用程序可以从另一个区域的ACR副本继续拉取镜像，提高了业务连续性。
• 满足合规性要求： 某些法规可能要求数据（包括容器镜像）存储在特定地理区域。地理复制有助于满足这些要求。

容器镜像漏洞扫描

ACR 与 Microsoft Defender for Cloud (MDC) 深度集成，提供对容器镜像的漏洞扫描功能。当您将镜像推送到ACR时，MDC可以自动扫描镜像中的已知漏洞和安全配置错误，并提供详细的报告和修复建议。这有助于在部署前发现并解决潜在的安全风险，是实现安全左移（shift-left security）的关键一环。

最佳实践建议

• 镜像标签策略： 采用清晰、一致的镜像标签策略。例如，使用语义版本号（v1.0.0）、Git提交哈希、分支名称等来标记镜像，避免使用“latest”标签作为生产环境的唯一标识，因为它会带来不确定性。
• 安全性强化：
  • 始终使用Azure AD进行身份验证和RBAC，避免过度依赖管理员用户。
  • 对于敏感的生产环境，考虑使用Azure Private Link实现ACR的私有访问。
  • 定期审查ACR的访问权限，遵循最小权限原则。
  • 启用Microsoft Defender for Cloud的容器镜像扫描。
• 生命周期管理： 积极配置并维护镜像生命周期管理策略，自动清理过时和未使用的镜像，以降低存储成本并提高注册表性能。
• 优化镜像大小： 遵循Docker最佳实践，构建最小化、高效的容器镜像，例如使用多阶段构建（multi-stage builds）、选择更小的基础镜像（如Alpine Linux）。
• 利用 ACR Tasks： 最大限度地利用ACR Tasks自动化镜像的构建、测试和补丁管理，提高开发效率和安全性。
• 监控与日志： 启用ACR的诊断设置，将日志和指标发送到Log Analytics工作区，以便进行监控、故障排除和审计。

结语

Azure 容器注册表 (ACR) 不仅仅是一个简单的容器镜像存储库，它是一个功能丰富、高度安全、可扩展且与Azure生态系统深度集成的企业级服务。从提供私有注册表的安全性和可靠性，到自动化构建和打补丁的ACR Tasks，再到全球范围内的地理复制和漏洞扫描，ACR为现代容器化应用的开发、部署和管理提供了全面的支持。无论您是小型开发团队还是大型跨国企业，ACR都能提供所需的功能和灵活性，帮助您有效地管理容器镜像资产，加速您的云原生之旅。