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容器映像檔摘要簡介

自動駕駛標準

本頁說明映像檔摘要，包括映像檔摘要的用途、如何尋找映像檔摘要，以及如何在 Kubernetes 叢集中強制使用映像檔摘要。本頁面適用於建構及部署容器映像的開發人員和作業人員。

容器映像檔摘要可做為容器映像檔的不重複且不可變更的 ID。使用摘要部署映像檔可避免使用映像檔標記部署映像檔的缺點。

本頁面的指令假設您可存取 Linux 或 macOS 的 Shell 環境，且已安裝 Google Cloud CLI、Docker、cURL、jq 和 pack 等工具。或者，您可以使用已預先安裝這些工具的 Cloud Shell。

容器映像檔和映像檔標記

使用容器映像檔時，您需要參照所用映像檔的方法。圖片標記是參照圖片不同修訂版本的常見方式。常見的做法是在建構時為映像檔加上版本 ID 標記。舉例來說，v1.0.1 可以參照您呼叫的 1.0.1 版本。

標記可讓使用者透過易讀的字串輕鬆查閱圖片修訂版本。不過，標記是可變更的參照，因此標記參照的映像檔可能會變更，如下圖所示：

指向過時圖片的圖片標記。

如上圖所示，如果您使用與現有映像檔相同的標記發布新映像檔，該標記會停止指向現有映像檔，並開始指向新映像檔。

圖片代碼的缺點

由於標記可變動，因此使用標記部署映像檔時，會有下列缺點：

在 Kubernetes 中，透過標記部署可能會導致非預期的結果。舉例來說，假設您現有的 Deployment 資源是透過標記 v1.0.1 參照容器映像檔。如要修正錯誤或進行小幅變更，建構程序會建立具有相同標記 v1.0.1 的新映像檔。即使您未變更 Deployment 資源規格，從 Deployment 資源建立的新 Pod 仍可能使用舊版或新版映像檔。這個問題也適用於其他 Kubernetes 資源，例如 StatefulSet、DaemonSet、ReplicaSet 和工作。
如果您使用工具掃描或分析圖片，這些工具的結果只適用於掃描的圖片。為確保部署的是掃描的映像檔，您不能依賴標記，因為標記參照的映像檔可能已變更。
如果您搭配使用二進位授權和 Google Kubernetes Engine (GKE)，系統會禁止根據標記部署，因為建立 Pod 時無法判斷使用的確切映像檔。

部署映像檔時，您可以使用映像檔摘要，避免使用標記的缺點。你還是可以視需要為圖片加上標記，但不必這麼做。

圖片結構

映像檔包含下列元件：

下圖說明這些元件：

圖片的元件，顯示圖片資訊清單、設定物件、檔案系統層和圖片索引的詳細資料。

上圖顯示圖片元件的額外詳細資料：

圖片資訊清單是 JSON 文件，內含設定物件、檔案系統層和選用中繼資料的參照。
映像檔資訊清單會使用 digest 屬性，參照設定物件和每個檔案系統層。digest 屬性的值是摘要所指內容的密碼編譯雜湊，通常是使用 SHA-256 演算法計算。
摘要值用於建構物件的不變位址。這個程序稱為「可定址內容的儲存空間」，代表您可以根據摘要擷取映像檔資訊清單、映像檔索引、設定物件和層。
映像檔摘要是映像檔索引或映像檔資訊清單 JSON 文件的雜湊值。
設定物件是 JSON 文件，用於定義映像檔的屬性，例如 CPU 架構、進入點、公開的連接埠和環境變數。
檔案系統層陣列會定義容器執行階段用來堆疊層的順序。這些層會以 tar 檔案的形式發布，通常會使用 gzip 公用程式壓縮。
選用的映像檔索引 (有時稱為資訊清單表) 會參照一或多個映像檔資訊清單。參考資料是映像檔資訊清單的摘要。如果您為不同平台 (例如 amd64 和 arm64 架構) 製作多個相關圖片，映像檔索引就非常實用。

詳情請參閱「探索映像檔資訊清單、摘要和標記」一節。

尋找映像檔摘要

如要使用映像檔摘要進行部署，請先找出摘要。接著，您可以在部署指令中使用摘要，或將摘要納入 Kubernetes 資訊清單。

視目前情況而定，您可以透過各種方式取得圖片摘要。以下章節提供不同產品和工具的範例。

在接下來的章節中，請在 Cloud Shell 或已安裝 gcloud CLI、Docker、cURL 和 jq 等工具的 Shell 環境中執行指令。

Artifact Registry

如要掃描儲存在 Artifact Registry 中的映像檔，請使用 gcloud artifacts docker images describe 指令。
```
gcloud artifacts docker images describe \
    LOCATION-docker.pkg.dev/PROJECT/REPOSITORY/IMAGE:TAG \
    --format 'value(image_summary.digest)'
```
更改下列內容：
- LOCATION：存放區的區域或多區域位置
- PROJECT：您的 Google Cloud 專案 ID
- REPOSITORY：存放區名稱
- IMAGE：圖片名稱
- TAG：圖片代碼

Container Registry

如要取得儲存在 Container Registry 中的映像檔摘要，請提供名稱和標記，然後使用 gcloud container images describe 指令。使用 --format 旗標，只顯示摘要：
```
gcloud container images describe \
    gcr.io/google-containers/pause-amd64:3.2 \
    --format 'value(image_summary.digest)'
```
輸出內容大致如下，但摘要值可能有所不同：
```
sha256:4a1c4b21597c1b4415bdbecb28a3296c6b5e23ca4f9feeb599860a1dac6a0108
```

Cloud Build

如要取得使用 Cloud Build 建構的映像檔摘要，請使用 gcloud builds describe 指令搭配 --format 標記。無論您使用哪個登錄檔發布映像檔，這種做法都適用。

如要為已完成的建構作業執行這項操作，請按照下列步驟操作：
1. 取得專案的建構版本清單：
```
gcloud builds list
```
  請記下 BUILD_ID。
2. 取得映像檔摘要：
```
gcloud builds describe BUILD_ID \
    --format 'value(results.images[0].digest)'
```
  將 BUILD_ID 替換為 Cloud Build 指派給建構作業的專屬 ID。

從目前專案的 Cloud Build 取得最新版本的映像檔名稱和摘要：

gcloud builds describe \
    $(gcloud builds list --limit 1 --format 'value(id)') \
    --format 'value[separator="@"](results.images[0].name,results.images[0].digest)'

如果建構作業產生多個映像檔，請篩選輸出內容，並取得其中一個映像檔的摘要：
```
gcloud builds describe BUILD_ID --format json \
    | jq -r '.results.images[] | select(.name=="YOUR_IMAGE_NAME") | .digest'
```
將 YOUR_IMAGE_NAME 換成 cloudbuild.yaml 檔案中的其中一個圖片名稱。
如果您使用 gcloud builds submit 指令將建構作業提交至 Cloud Build，可以從輸出內容擷取映像檔摘要，並存入環境變數：
```
IMAGE_DIGEST=$(gcloud builds submit \
    --format 'value(results.images[0].digest)' | tail -n1)
```

Cloud Native Buildpacks

如果您使用 Cloud Native Buildpacks 和 Google Cloud 建構子建構及發布映像檔，可以使用 --quiet 旗標搭配 pack 指令擷取映像檔名稱和摘要：
```
pack build --builder gcr.io/buildpacks/builder:v1 --publish --quiet \
    LOCATION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/REPOSITORY/IMAGE \
    > image-with-digest.txt
```
更改下列內容：
- LOCATION：存放區的區域或多區域位置
- PROJECT_ID：您的 Google Cloud 專案 ID
- REPOSITORY：存放區名稱
- IMAGE：圖片名稱
檔案 image-with-digest.txt 包含圖片名稱和摘要。

如要為圖片新增標記，請使用 --tag 旗標。

Docker 用戶端

docker 指令列用戶端的 manifest 子指令可從容器映像檔登錄檔擷取映像檔資訊清單和資訊清單清單。

從映像檔 registry.k8s.io/pause:3.9 的資訊清單清單中取得摘要，適用於 amd64 CPU 架構和 linux 作業系統：

docker manifest inspect --verbose registry.k8s.io/pause:3.9 | \
    jq -r 'if type=="object"
        then .Descriptor.digest
        else .[] | select(.Descriptor.platform.architecture=="amd64" and
        .Descriptor.platform.os=="linux") | .Descriptor.digest
        end'

輸出看起來類似以下內容：

sha256:8d4106c88ec0bd28001e34c975d65175d994072d65341f62a8ab0754b0fafe10

如要取得儲存在本機 Docker Daemon 中，且已從映像檔登錄檔提取或推送至該登錄檔的映像檔摘要，可以使用 Docker 指令列工具：
1. 將映像檔拉取至本機 Docker Daemon：
```
docker pull docker.io/library/debian:bookworm
```
2. 取得映像檔摘要：
```
docker inspect docker.io/library/debian:bookworm \
    | jq -r '.[0].RepoDigests[0]' \
    | cut -d'@' -f2
```
  輸出內容會與以下所示內容類似，但摘要值可能不同：
```
sha256:3d868b5eb908155f3784317b3dda2941df87bbbbaa4608f84881de66d9bb297b
```
列出本機 Docker Daemon 中的所有映像檔和摘要：
```
docker images --digests
```
輸出會顯示具有摘要值的圖片摘要。只有從映像檔登錄檔提取或推送至映像檔登錄檔的映像檔，才會有摘要值。

`crane` 和 `gcrane`

您可以使用開放原始碼的 crane 和 gcrane 指令列工具，取得映像檔的摘要，而不必將映像檔提取至本機 Docker 精靈。

將 crane 和 gcrane 下載到目前目錄：

VERSION=$(curl -sL https://api.github.com/repos/google/go-containerregistry/releases/latest | jq -r .tag_name)
curl -L "https://github.com/google/go-containerregistry/releases/download/${VERSION}/go-containerregistry_$(uname -s)_$(uname -m).tar.gz" | tar -zxf - crane gcrane

取得圖片摘要：
```
./gcrane digest gcr.io/distroless/static-debian11:nonroot
```
crane 和 gcrane 還有其他功能，不在本頁面的討論範圍內。詳情請參閱 crane 和 gcrane 的說明文件。

在 Kubernetes 部署作業中強制使用映像檔摘要

如要強制對部署至 Kubernetes 叢集的映像檔使用摘要，可以使用 Policy Controller 或 Open Policy Agent (OPA) Gatekeeper。Policy Controller 是以 OPA Gatekeeper 開放原始碼專案為基礎建構而成。

Policy Controller 和 OPA Gatekeeper 都是以 OPA 政策引擎為基礎。Policy Controller 和 OPA Gatekeeper 提供 Kubernetes 驗證許可控制器 Webhook，可強制執行政策，並提供自訂資源定義 (CRD)，用於限制範本和限制。

限制範本包含以高階宣告式語言 (稱為 Rego) 表示的政策邏輯。以下是驗證容器、init 容器和臨時容器的限制範本，確保 Kubernetes 資源規格中的容器使用含有摘要的映像檔：

apiVersion: templates.gatekeeper.sh/v1
kind: ConstraintTemplate
metadata:
  name: k8simagedigests
  annotations:
    metadata.gatekeeper.sh/title: "Image Digests"
    metadata.gatekeeper.sh/version: 1.0.1
    description: >-
      Requires container images to contain a digest.

      https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/images/
spec:
  crd:
    spec:
      names:
        kind: K8sImageDigests
      validation:
        openAPIV3Schema:
          type: object
          description: >-
            Requires container images to contain a digest.

            https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/images/
          properties:
            exemptImages:
              description: >-
                Any container that uses an image that matches an entry in this list will be excluded
                from enforcement. Prefix-matching can be signified with `*`. For example: `my-image-*`.

                It is recommended that users use the fully-qualified Docker image name (e.g. start with a domain name)
                in order to avoid unexpectedly exempting images from an untrusted repository.
              type: array
              items:
                type: string
  targets:
    - target: admission.k8s.gatekeeper.sh
      rego: |
        package k8simagedigests

        import data.lib.exempt_container.is_exempt

        violation[{"msg": msg}] {
          container := input.review.object.spec.containers[_]
          not is_exempt(container)
          not regex.match("@[a-z0-9]+([+._-][a-z0-9]+)*:[a-zA-Z0-9=_-]+", container.image)
          msg := sprintf("container <%v> uses an image without a digest <%v>", [container.name, container.image])
        }

        violation[{"msg": msg}] {
          container := input.review.object.spec.initContainers[_]
          not is_exempt(container)
          not regex.match("@[a-z0-9]+([+._-][a-z0-9]+)*:[a-zA-Z0-9=_-]+", container.image)
          msg := sprintf("initContainer <%v> uses an image without a digest <%v>", [container.name, container.image])
        }

        violation[{"msg": msg}] {
          container := input.review.object.spec.ephemeralContainers[_]
          not is_exempt(container)
          not regex.match("@[a-z0-9]+([+._-][a-z0-9]+)*:[a-zA-Z0-9=_-]+", container.image)
          msg := sprintf("ephemeralContainer <%v> uses an image without a digest <%v>", [container.name, container.image])
        }
      libs:
        - |
          package lib.exempt_container

          is_exempt(container) {
              exempt_images := object.get(object.get(input, "parameters", {}), "exemptImages", [])
              img := container.image
              exemption := exempt_images[_]
              _matches_exemption(img, exemption)
          }

          _matches_exemption(img, exemption) {
              not endswith(exemption, "*")
              exemption == img
          }

          _matches_exemption(img, exemption) {
              endswith(exemption, "*")
              prefix := trim_suffix(exemption, "*")
              startswith(img, prefix)
          }

上述政策包含規則運算式，做為 re_match 函式的輸入內容。這個規則運算式會比對容器映像檔摘要，並以開放容器倡議映像檔規格中的摘要格式為依據。

限制會比對 kind 和 namespace 等屬性，將政策套用至 Kubernetes 資源。以下範例限制會將限制範本中的政策套用至 default 命名空間中的所有 Pod 資源。

apiVersion: constraints.gatekeeper.sh/v1beta1
kind: K8sImageDigests
metadata:
  name: container-image-must-have-digest
spec:
  match:
    kinds:
      - apiGroups: [""]
        kinds: ["Pod"]
    namespaces:
      - "default"

建立限制範本和限制後，default 名稱空間中的任何新 Pod 都必須使用映像檔摘要，才能參照容器映像檔。

如需完整範例，請參閱 Gatekeeper 政策程式庫中的imagedigests 政策。

關於映像檔資訊清單、摘要和標記

在本節中，您將瞭解如何使用 curl 和 docker 等指令列工具，探索登錄檔中的現有映像檔。在 Cloud Shell 中執行指令，或在已安裝 gcloud CLI、Docker、cURL 和 jq 等工具的殼層環境中執行指令。下列指令會使用 Artifact Registry 中的公開映像檔。

使用 cURL 和資訊清單網址取得圖片的資訊清單 gcr.io/google-containers/pause-amd64:3.2：

curl -s https://gcr.io/v2/google-containers/pause-amd64/manifests/3.2

輸出結果會與下列內容相似：

{
   "schemaVersion": 2,
   "mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",
   "config": {
      "mediaType": "application/vnd.docker.container.image.v1+json",
      "size": 759,
      "digest": "sha256:80d28bedfe5dec59da9ebf8e6260224ac9008ab5c11dbbe16ee3ba3e4439ac2c"
   },
   "layers": [
      {
         "mediaType": "application/vnd.docker.image.rootfs.diff.tar.gzip",
         "size": 296534,
         "digest": "sha256:c74f8866df097496217c9f15efe8f8d3db05d19d678a02d01cc7eaed520bb136"
      }
   ]
}

config 區段具有摘要屬性，您可以使用這個值擷取設定物件。同樣地，每個層都有 digest 屬性，可用於擷取該層的 tar 檔案。

如果圖片包含選用的圖片索引，使用標記對資訊清單網址發出的 HTTP GET 要求，會傳回圖片索引，而非圖片資訊清單。

取得圖片 gcr.io/google-containers/pause:3.2 的圖片索引：

curl -s https://gcr.io/v2/google-containers/pause/manifests/3.2

輸出結果會與下列內容相似：

{
   "schemaVersion": 2,
   "mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.list.v2+json",
   "manifests": [
      {
         "mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",
         "size": 526,
         "digest": "sha256:4a1c4b21597c1b4415bdbecb28a3296c6b5e23ca4f9feeb599860a1dac6a0108",
         "platform": {
            "architecture": "amd64",
            "os": "linux"
         }
      },
      {
         "mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",
         "size": 526,
         "digest": "sha256:bbb7780ca6592cfc98e601f2a5e94bbf748a232f9116518643905aa30fc01642",
         "platform": {
            "architecture": "arm",
            "os": "linux",
            "variant": "v7"
         }
      },
      {
         "mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",
         "size": 526,
         "digest": "sha256:31d3efd12022ffeffb3146bc10ae8beb890c80ed2f07363515580add7ed47636",
         "platform": {
            "architecture": "arm64",
            "os": "linux"
         }
      },
      {
         "mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",
         "size": 526,
         "digest": "sha256:7f82fecd72730a6aeb70713476fb6f7545ed1bbf32cadd7414a77d25e235aaca",
         "platform": {
            "architecture": "ppc64le",
            "os": "linux"
         }
      },
      {
         "mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",
         "size": 526,
         "digest": "sha256:1175fd4d728641115e2802be80abab108b8d9306442ce35425a4e8707ca60521",
         "platform": {
            "architecture": "s390x",
            "os": "linux"
         }
      }
   ]
}

篩選結果，擷取所需平台的圖片摘要。取得 amd64 CPU 架構和 linux 作業系統的映像檔資訊清單摘要：
```
curl -s https://gcr.io/v2/google-containers/pause/manifests/3.2 | \
    jq -r '.manifests[] | select(.platform.architecture=="amd64" and .platform.os=="linux") | .digest'
```
這項指令中的篩選作業會模擬容器執行階段 (例如 containerd) 從映像檔索引選取符合目標平台的映像檔。

輸出結果會與下列內容相似：
```
sha256:4a1c4b21597c1b4415bdbecb28a3296c6b5e23ca4f9feeb599860a1dac6a0108
```
圖片摘要是將抗衝突雜湊套用至圖片索引或圖片資訊清單的結果，通常是 SHA-256 演算法。

取得圖片的摘要 gcr.io/google-containers/pause-amd64:3.2：

curl -s https://gcr.io/v2/google-containers/pause-amd64/manifests/3.2 \
    | shasum -a 256 \
    | cut -d' ' -f1

輸出結果會與下列內容相似：

4a1c4b21597c1b4415bdbecb28a3296c6b5e23ca4f9feeb599860a1dac6a0108

您可以使用映像檔摘要值參照這個映像檔，如下所示：

gcr.io/google-containers/pause-amd64@sha256:4a1c4b21597c1b4415bdbecb28a3296c6b5e23ca4f9feeb599860a1dac6a0108

使用內容可定址儲存空間概念，以摘要做為參照，取得映像檔資訊清單：

curl -s https://gcr.io/v2/google-containers/pause-amd64/manifests/sha256:4a1c4b21597c1b4415bdbecb28a3296c6b5e23ca4f9feeb599860a1dac6a0108

許多容器映像檔登錄檔會在回應 HTTP HEAD 要求時，於 Docker-Content-Digest 標頭中傳回資訊清單、映像檔索引、設定物件和檔案系統層的摘要。取得圖片索引的摘要，圖片索引是指圖片的摘要：gcr.io/google-containers/pause-amd64:3.2
```
curl -s --head https://gcr.io/v2/google-containers/pause/manifests/3.2 \
    | grep -i Docker-Content-Digest \
    | cut -d' ' -f2
```
輸出結果會與下列內容相似：
```
sha256:927d98197ec1141a368550822d18fa1c60bdae27b78b0c004f705f548c07814f
```
Docker-Content-Digest 標頭並非 Open Container Initiative Distribution 規格的必要條件，因此這個方法可能不適用於所有容器映像檔登錄檔。您可以搭配 Artifact Registry 和 Container Registry 使用。

如要使用映像檔資訊清單中的摘要值擷取映像檔設定物件，請執行下列操作：

取得設定摘要：

CONFIG_DIGEST=$(curl -s https://gcr.io/v2/google-containers/pause-amd64/manifests/3.2 \
    | jq -r '.config.digest')

使用設定摘要擷取設定物件，並使用 jq 格式化輸出內容，方便閱讀：

curl -sL https://gcr.io/v2/google-containers/pause-amd64/blobs/$CONFIG_DIGEST \
    | jq

輸出結果會與下列內容相似：

{
  "architecture": "amd64",
  "config": {
    "Env": [
      "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin"
    ],
    "Entrypoint": [
      "/pause"
    ],
    "WorkingDir": "/",
    "OnBuild": null
  },
  "created": "2020-02-14T10:51:50.60182885-08:00",
  "history": [
    {
      "created": "2020-02-14T10:51:50.60182885-08:00",
      "created_by": "ARG ARCH",
      "comment": "buildkit.dockerfile.v0",
      "empty_layer": true
    },
    {
      "created": "2020-02-14T10:51:50.60182885-08:00",
      "created_by": "ADD bin/pause-amd64 /pause # buildkit",
      "comment": "buildkit.dockerfile.v0"
    },
    {
      "created": "2020-02-14T10:51:50.60182885-08:00",
      "created_by": "ENTRYPOINT [\"/pause\"]",
      "comment": "buildkit.dockerfile.v0",
      "empty_layer": true
    }
  ],
  "os": "linux",
  "rootfs": {
    "type": "layers",
    "diff_ids": [
      "sha256:ba0dae6243cc9fa2890df40a625721fdbea5c94ca6da897acdd814d710149770"
    ]
  }
}

如要使用映像檔資訊清單中的摘要值擷取檔案系統層，請按照下列步驟操作：
1. 取得要擷取圖層的摘要：
```
LAYER_DIGEST=$(curl -s https://gcr.io/v2/google-containers/pause-amd64/manifests/3.2 \
    | jq -r '.layers[0].digest')
```
2. 使用層摘要擷取層 tar 檔案，並列出內容：
```
curl -sL https://gcr.io/v2/google-containers/pause-amd64/blobs/$LAYER_DIGEST \
    | tar --list
```
  這個圖層只有一個名為 pause 的檔案。
如要查詢與映像檔摘要相關聯的標記，請按照下列步驟操作：
1. 定義要查詢的摘要：
```
IMAGE_DIGEST=$(curl -s https://gcr.io/v2/google-containers/pause-amd64/manifests/3.2 \
    | shasum -a 256 \
    | cut -d' ' -f1)
```
  IMAGE_DIGEST 環境變數包含標記 3.2 參照的映像檔摘要。
2. 使用映像檔標記清單端點 /tags/list 列出標記資訊，並擷取摘要值的標記：
```
curl -s "https://gcr.io/v2/google-containers/pause-amd64/tags/list?n=1" \
    | jq ".manifest.\"sha256:$IMAGE_DIGEST\".tag"
```
  輸出結果會與下列內容相似：
```
[
  "3.2"
]
```
如要使用 cURL 從 Artifact Registry 容器映像檔存放區取得映像檔資訊清單，請在 Authorization 要求標頭中加入存取權杖：
```
curl -s -H "Authorization: Bearer $(gcloud auth print-access-token)" \
    https://LOCATION-docker.pkg.dev/v2/PROJECT_ID/REPOSITORY/IMAGE/manifests/DIGEST
```
更改下列內容：
- LOCATION：存放區的區域或多區域位置
- PROJECT_ID：您的 Google Cloud 專案 ID
- REPOSITORY：存放區名稱
- IMAGE：圖片名稱
- DIGEST：圖片摘要，格式為 sha256:DIGEST_VALUE

後續步驟

如要進一步瞭解映像檔，請參閱 Open Container Initiative 的映像檔格式和發布規格。

容器映像檔摘要簡介

容器映像檔和映像檔標記

圖片代碼的缺點

圖片結構

尋找映像檔摘要

Artifact Registry

Container Registry

Cloud Build

Cloud Native Buildpacks

Docker 用戶端

crane 和 gcrane

在 Kubernetes 部署作業中強制使用映像檔摘要

關於映像檔資訊清單、摘要和標記

後續步驟

`crane` 和 `gcrane`