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Docker存储卷-创新互联

为何需要存储卷

Docker镜像由多个只读层叠加而成，启动容器时，Docker会加载只读镜像层并在镜像栈顶部添加一个读写层。
如果运行中的容器修改了现有的一个已经存在的文件，那该文件将会从读写层下面的只读层复制到读写层，该文件的只读版本仍然存在，只是已经被读写层中该文件的副本所隐藏，这个就是写时复制（COW）机制。

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数据存储的问题

Docker 容器数据的存储，存在以下问题：

  • 存储于联合文件系统中，不易于宿主机访问
  • 容器间数据共享不便
  • 删除容器其数据会丢失

关闭并重启容器，容器的数据不受影响。但删除容器会是之前的更改全部丢失。

解决方案：卷（volume），或者便于区分叫做存储卷。
卷是容器上的一个或多个目录，此类目录可绕过联合文件系统，与宿主机上的某个目录绑定（关联）。

Data volumes

Volume在容器初始化之时就会创建，由base image提供的卷中的数据会于此期间完成复制。

Volumn的初衷就是独立于容器的生命周期实现数据持久化，因此删除容器之时既不会删除卷，也不会对哪怕未被引用的卷做垃圾回收操作。

卷为docker提供了独立于容器的数据管理机制：

  • 可以把镜像想象成静态文件，例如程序。把卷类比为动态内容，例如数据。于是，镜像可以重用，而卷可以共享
  • 卷实现了程序（镜像）和数据（卷）的分离，以及程序（镜像）和制作镜像的主机的分离。用户制作镜像时无须再考虑镜像运行的容器所在主机的环境。

在容器中使用volumes

现在，在创建容器时，加上volumes的相关选项。

Volumes types

Docker有两种类型的卷，每种类型都在容器中存在一个挂载点，但是在宿主机上的位置有所不同：

  • Bind-mount volume: 容器内的目录和宿主机上的目录都需要指定
  • Docker-managed volume: 容器内的目录需要指定，宿主机上目录由docker维护

为docker run命令使用-v选项，即可使用Volume。

Docker-managed volume

开一个会话创建容器并绑定volume：

$ docker run --name v1 --rm -it -v /data busybox

在宿主机上操作目录
在另一个会话中查询这个容器的inspect，不过内容比较多。在Volumes里能看到卷的信息：

            "Volumes": {
                "/data": {}
            },

还有挂载点的信息，这里使用-f参数只看Mounts的内容：

$ docker inspect -f '{{json .Mounts}}' v1
[{"Type":"volume","Name":"bdd48fb729e802b7d3a067da74b748037e83ff770a84f7215c657f6cc2af2c9d","Source":"/var/lib/docker/volumes/bdd48fb729e802b7d3a067da74b748037e83ff770a84f7215c657f6cc2af2c9d/_data","Destination":"/data","Driver":"local","Mode":"","RW":true,"Propagation":""}]
$

宿主机自动分配的卷的路径在Source字段中，下面的方法直接获取路径并调用ls命令：

$ docker inspect -f '{{range .Mounts}}{{.Source}} {{end}}' v1 | xargs ls
$ docker inspect -f '{{with index .Mounts 0}}{{.Source}}{{end}}' v1 | xargs ls

Mounts里是一个数组，可能有多个挂载点。第一行的命令是遍历所有的目录，第二行的命令是只输出第一个目录。
在挂载点的目录中，容器和宿主机可以共享数据。容器中对目录的修改，在宿主机中可以查看到。反之，在宿主机中对这个目录的修改，容器也能够查看到。

删除镜像
上面创建容器的命令使用了--rm参数，这样一旦容器停止，该容器也就会自动被删除。容器删除后，Docker-managed volume也会一并被删除。
所以这是一个临时的卷，卷内存储的数据依然会随着容器的删除而丢失。没有解决容器内数据持久保存的目的，但是现在容器的数据可以和宿主机共享，并且数据存储的I/O也直接是由宿主机的文件系统决定。好处是用户不用额外来管理这个卷，卷内存放的临时数据会随着容器的删除而删除。适合用于存放临时性的但是需要在容器外的共享的数据。

Bind-mount Volme

使用的参数还是和之前一样，但是-v参数的内容提供两部分，宿主机的目录和卷的目录，中间用冒号分隔：-v HOSTDIR:VOLUMEDIR。

绑定 Bind-mount Volme
开一个会话创建容器并绑定Bind-mount Volme：

$ docker run --name v2 --rm -it -v ~/data/volumes/v2:/data busybox

仍然可以使用docker inspect命令来查看详细信息，这里就不演示了。
这里指定的宿主机的路径如果不存在，docker会自动创建。

删除容器
容器删除后，宿主机上的文件会依然存在。这样就实现了数据在容器删除后依然可以使用。

共享卷

前面说了，docker有两种类型的卷，两种都已经说了。这里的共享卷本质上还是上面两种类型中的某一种，只是是实现了容器间共享同一个卷的两种方法。

多个容器卷使用同一个主机目录
这个没什么问题，主机上同一个目录是允许被多个容器同时使用的。

复制使用其他容器的卷
使用--volumes-from选项：

$ docker run --name v3.0 --rm -itd -v /data busybox
e24397fffb44717a7f140010c829ec88f540ed7d95f7c8fb328a35a819becfb0
$ docker run --name v3.1 --rm -itd --volumes-from v3.0 busybox
28543eb6fc13e972a000ab955b9623630ebb9d90c8d3dc37a8b7608f24188926
$ docker container attach v3.0
/ # touch /data/test_v3_0
/ # exit
$ docker container attach v3.1
/ # ls /data
test_v3_0
/ # exit
$

这里的示例复制的是Docker-managed volume，对于Bind-mount Volme也是一样的。

共享网络
网络也可以共享，即联盟式网络。这里，卷也可以共享。在有些场景下，两个或几个容器有可能需要共享同一个网络并且共享同一个卷。

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