docker存储卷

docker存储卷

COW机制

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，那么该文件将会从读写层下面的只读层复制到读写层，该文件的只读版本依然存在，只是已经被读写层中该文件的副本所隐藏，这就是“写时复制(COW)”机制

对于这种方式来说，我们去访问一个文件，修改和删除等一类的操作，其效率会非常的低，因为隔着很多层镜像。

而要想绕过这种限制，我们可以通过使用存储卷的机制来实现

什么是存储卷

存储卷就是将宿主机的本地文件系统中存在的某个目录直接与容器内部的文件系统上的某一目录建立绑定关系。这就意味着，当我们在容器中的这个目录下写入数据时，容器会将其内容直接写入到宿主机上与此容器建立了绑定关系的目录

在宿主机上的这个与容器形成绑定关系的目录被称作存储卷

使用存储卷的好处

如果容器中跑的进程的所有有效数据都保存在存储卷中，从而脱离容器自身文件系统之后，带来的好处是当容器关闭甚至被删除时，只要不删除与此容器绑定的在宿主机上的这个存储目录，我们就不用担心数据丢失了。因此就可以实现数据持久，脱离容器的生命周期而持久。

我们通过这种方式管理容器，容器就可以脱离主机的限制，可以在任意一台部署了docker的主机上跑容器，而其数据则可以置于一个共享存储文件系统上，比如nfs。

Docker的存储卷默认情况下是使用其所在的宿主机上的本地文件系统目录的，也就是说宿主机上有一块属于自己的硬盘，这个硬盘并没有共享给其他的Docker主机，而在这台主机上启动的容器所使用的存储卷是关联到此宿主机硬盘上的某个目录之上。

这就意味着容器在这台主机上停止运行或者被删除了再重建，只要关联到硬盘上的这个目录下，那么其数据还存在。但如果在另一台主机上启动一个新容器，那么数据就没了。而如果在创建容器的时候我们手动的将容器的数据挂载到一台nfs服务器上，那么这个问题就不再是问题了

为什么要用存储卷

关闭并重启容器，其数据不受影响，但删除Docker容器，则其更改将会全部丢失。

因此Docker存在的问题有：

• 存储于联合挂载文件系统中，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

而要解决这些问题，解决方案就是使用存储卷

存储卷管理方式

存储卷（Data Volume）于容器初始化时被自动创建，由base image提供的卷中的数据会于此期间完成复制。

Volume的初衷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，也不会对未被引用的卷做垃圾回收操作。

存储卷为Docker提供了独立于容器的数据管理机制，我们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”。所以镜像可以重用，而卷则可以共享。

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的主机的环境

存储卷的分类

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

• 绑定挂载卷
  • 指向主机文件系统上用户指定位置的卷
• Docker管理卷
  • Docker守护进程在Docker拥有的主机文件系统的一部分中创建托管卷

容器数据管理

用户在使用Docker的过程中，往往需要能查看容器内应用产生的数据，或者需要把容器内的数据进行备份，甚至多个容器之间进行数据的共享，这必然涉及容器的数据管理操作。

容器中管理数据主要有两种方式：

• 数据卷（Data Volumes）
• 数据卷容器（Data Volumes Containers）

容器Volume使用语法：

• Docker管理卷

docker run -it --name CONTAINER_NAME -v VOLUMEDIR IMAGE_NAME

• 绑定挂载卷

docker run -it --name CONTAINER_NAME -v HOSTDIR:VOLUMEDIR IMAGE_NAME

在容器中使用数据卷

在容器内创建一个数据卷

下面使用busybox镜像创建一个yqh1容器，并创建一个数据卷挂载到容器的/data目录下

[root@localhost ~]# docker run -it --name yc1 -v /data busybox

(新开一个终端)
[root@localhost ~]# df -h
Filesystem             Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs               887M     0  887M   0% /dev
tmpfs                  904M     0  904M   0% /dev/shm
tmpfs                  904M  8.7M  895M   1% /run
tmpfs                  904M     0  904M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/rhel-root   17G  2.0G   16G  12% /
/dev/sda1             1014M  172M  843M  17% /boot
tmpfs                  181M     0  181M   0% /run/user/0
overlay                 17G  2.0G   16G  12% /var/lib/docker/overlay2/e61c70041e3b4ce8fafba73dbd58305b1d5dd6e574813bec0a5495c8008e7ff3/merged

[root@localhost ~]# docker inspect yc1
···
 "Type": "volume",
                "Name": "05611639582c1d9a2775de4ae54b902311dccb8fac1879b3bf4f9f2fe2941f39",
                "Source": "/var/lib/docker/volumes/05611639582c1d9a2775de4ae54b902311dccb8fac1879b3bf4f9f2fe2941f39/_data",
                "Destination": "/data",
                "Driver": "local",
                "Mode": "",
                "RW": true,
                "Propagation": ""
···

//本机:
[root@localhost ~]# cd /var/lib/docker/volumes/05611639582c1d9a2775de4ae54b902311dccb8fac1879b3bf4f9f2fe2941f39/_data
[root@localhost _data]# ls
[root@localhost _data]# echo 'yanchuang' > yc
[root@localhost _data]# cat yc
yanchuang

//yc1:
/ # ls
bin   data  dev   etc   home  proc  root  sys   tmp   usr   var
/ # cd /data
/data # ls
yc
/data # cat yc
yanchuang

使用主机目录挂载作为数据卷

[root@localhost ~]# mkdir /yycc

// 创建yc2
[root@localhost ~]# docker run -it --name yc2 -v /yycc:/data busybox

//另开终端
[root@localhost ~]# df -h
Filesystem             Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs               887M     0  887M   0% /dev
tmpfs                  904M     0  904M   0% /dev/shm
tmpfs                  904M  8.7M  895M   1% /run
tmpfs                  904M     0  904M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/rhel-root   17G  2.0G   16G  12% /
/dev/sda1             1014M  172M  843M  17% /boot
tmpfs                  181M     0  181M   0% /run/user/0
overlay                 17G  2.0G   16G  12% /var/lib/docker/overlay2/d041e0ad095f7a48b0adcf264df70c2860665d8359d5278cad997e72486b534e/merged

[root@localhost ~]# docker inspect yc2
···
 {
                "Type": "bind",
                "Source": "/yycc",
                "Destination": "/data",
                "Mode": "",
                "RW": true,
                "Propagation": "rprivate"
            }
···

//本机
[root@localhost ~]# cd /yycc
[root@localhost yycc]# ls
[root@localhost yycc]# echo 'yanchuang' > yc2
[root@localhost yycc]# cat yc2
yanchuang

//yc2
/ # ls
bin   data  dev   etc   home  proc  root  sys   tmp   usr   var
/ # cd data
/data # ls
yc2
/data # cat yc2
yanchuang

//本机删除yc2
[root@localhost yycc]# docker rm -f yc2
yc2
[root@localhost yycc]# ls
yc2
[root@localhost yycc]# cat yc2
yanchuang

上面的命令加载主机的/yycc目录到容器的/data目录：
这个功能在进行测试的时候非常方便，比如用户可以放置一些程序或数据到本地目录中，然后在容器内运行和使用。另外，本地目录的路径必须是绝对路径，如果目录不存在，Docker会自动创建。

Docker挂载数据卷的默认权限是读写(rw)，用户也可以通过(ro)指定为只读：

[root@yc ~]# docker run -it --name yc2 -v /mydata:/data:ro busybox

挂载一个本地主机文件作为数据卷
-v选项也可以从主机挂载单个文件到容器中作为数据卷：

[root@yc ~]# docker run -it -v ~/.bash_history:/.bash_history centos /bin/bash

这样就可以记录在容器输入过的命令历史了。

如果直接挂载一个文件到容器，使用文件编辑工具，包括vi或者sed去修改文件内容的时候，可能会造成inode的改变，这样将会导致错误。所以推荐的方式是直接挂载文件所在的目录。

数据卷容器

如果用户需要在容器之间共享一些持续更新的数据，最简单的方式是使用数据卷容器。数据卷容器其实就是一个普通的容器，专门用它提供数据卷供其他容器挂载使用，方法如下：

首先，创建一个数据卷容器dbdata，并在其中创建一个数据卷挂载到/dbdata

[root@localhost ~]# docker run -itd --rm -v /dbdata --name dbdata centos
Unable to find image 'centos:latest' locally
latest: Pulling from library/centos
7a0437f04f83: Pull complete 
Digest: sha256:5528e8b1b1719d34604c87e11dcd1c0a20bedf46e83b5632cdeac91b8c04efc1
Status: Downloaded newer image for centos:latest
462bd079e5c4e3377c2c3d20bfbbc94e3ed0298895c145b5dff0765cbfd038a7
[root@localhost ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND       CREATED          STATUS         PORTS     NAMES
462bd079e5c4   centos    "/bin/bash"   10 seconds ago   Up 9 seconds             dbdata

然后可以在其他容器中使用--volumes-from来挂载dbdata容器中的数据卷，例如创建db1和db2两个容器，并从dbdata容器挂载数据卷

[root@localhost ~]# docker run -itd --name db1 --volumes-from dbdata centos
6b1eb47fd95f915a0b84dd93be538effb5e7fb9d74b1b1b54f33c7c0b41fac76
[root@localhost ~]# docker run -itd --name db2 --volumes-from dbdata centos
b71a0df5be3d4038b468dae182a10e5fc5db4cc6c765c152df9c9d1bce810ac0

此时，容器db1和db2都挂载同一个数据卷到相同的/dbdata目录。三个容器任何一方在该目录下的写入，其他容器都可以看到。
例如，在dbdata容器中创建一个abc文件

[root@localhost ~]# docker exec -it dbdata /bin/bash
[root@462bd079e5c4 /]# ls
bin	dev  home  lib64       media  opt   root  sbin	sys  usr
dbdata	etc  lib   lost+found  mnt    proc  run   srv	tmp  var
[root@462bd079e5c4 /]# cd dbdata
[root@462bd079e5c4 dbdata]# ls
[root@462bd079e5c4 dbdata]# echo 'yanchuang' > yc
[root@462bd079e5c4 dbdata]# ls
yc
[root@462bd079e5c4 dbdata]# cat yc
yanchuang

在db1容器中查看

[root@localhost ~]# docker exec -it db1 /bin/bash
[root@6b1eb47fd95f /]# ls
bin	dev  home  lib64       media  opt   root  sbin	sys  usr
dbdata	etc  lib   lost+found  mnt    proc  run   srv	tmp  var
[root@6b1eb47fd95f /]# cd dbdata
[root@6b1eb47fd95f dbdata]# ls
yc
[root@6b1eb47fd95f dbdata]# cat yc
yanchuang

在db2容器中查看

[root@localhost ~]# docker exec -it db2 /bin/bash
[root@b71a0df5be3d /]# cd dbdata
[root@b71a0df5be3d dbdata]# ls
yc
[root@b71a0df5be3d dbdata]# cat yc
yanchuang

可以多次使用--volumes-from参数来从多个容器挂载多个数据卷。还可以从其他已挂载了容器卷的容器来挂载数据卷

[root@localhost ~]# docker run -it --name db3 --volumes-from db1 centos
[root@bb663ed34211 /]# ls
bin	dev  home  lib64       media  opt   root  sbin	sys  usr
dbdata	etc  lib   lost+found  mnt    proc  run   srv	tmp  var
[root@bb663ed34211 /]# cd dbdata
[root@bb663ed34211 dbdata]# ls
yc
[root@bb663ed34211 dbdata]# cat yc
yanchuang

使用--volumes-from参数所挂载数据卷的容器自身并不需要保持在运行状态。

如果删除了挂载的容器（包括dbdata、db1和db2），数据卷并不会被自动删除。如果要删除一个数据卷，必须在删除最后一个还挂载着它的容器时显式使用docker rm -v命令来指定同时删除关联的容器

利用数据卷容器迁移数据

可以利用数据卷容器对其中的数据卷进行备份、恢复，以实现数据的迁移。

• 备份
  使用下面的命令来备份dbdata数据卷容器内的数据卷

//创建容器dbdata
[root@localhost ~]# docker run -itd --name dbdata -v /dbdata centos
4e3add0461ff393799cdd2c0e3972f6925c043c14a13bffec54a40e6e43015e5

//进入容器
[root@localhost ~]# docker exec -it dbdata /bin/bash
[root@4e3add0461ff /]# ls
bin	dev  home  lib64       media  opt   root  sbin	sys  usr
dbdata	etc  lib   lost+found  mnt    proc  run   srv	tmp  var

//在dbdata下生成数据
[root@4e3add0461ff /]# cd dbdata
[root@4e3add0461ff dbdata]# echo 'yanchuang' > yc
[root@4e3add0461ff dbdata]# dd if=/dev/zero of=test bs=1M count=10
10+0 records in
10+0 records out
10485760 bytes (10 MB, 10 MiB) copied, 0.00269592 s, 3.9 GB/s
[root@4e3add0461ff dbdata]# ls
test  yc
[root@4e3add0461ff dbdata]# du -sh *
10M	test
4.0K	yc

//创建备份，重新启动
[root@localhost ~]# docker run --name backup --volumes-from dbdata -v $(pwd):/backup centos tar zcf /backup/backup.tar.gz /dbdata
tar: Removing leading `/' from member names
[root@localhost ~]# ls
anaconda-ks.cfg  backup.tar.gz  docker-ce.repo

//删除备份
[root@localhost ~]# rm -f backup.tar.gz
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED          STATUS                      PORTS     NAMES
a92dcbb6ae93   centos    "tar zcf /backup/bac…"   57 seconds ago   Exited (0) 56 seconds ago             backup
4e3add0461ff   centos    "/bin/bash"              2 minutes ago    Up 2 minutes                          dbdata
[root@localhost ~]# ls
anaconda-ks.cfg  docker-ce.repo
[root@localhost ~]# docker start backup
backup
[root@localhost ~]# ls
anaconda-ks.cfg  backup.tar.gz  docker-ce.repo

//创建新容器，回复备份，查看数据是否有变化
[root@localhost ~]# docker run -it --name dbdata2 -v /dbdata centos /bin/bash
[root@localhost ~]#  docker run --rm --volumes-from dbdata2 -v $(pwd):/backup centos tar xf /backup/backup.tar.gz


[root@0cdf34dbc0a8 /]# ls
bin	dev  home  lib64       media  opt   root  sbin	sys  usr
dbdata	etc  lib   lost+found  mnt    proc  run   srv	tmp  var
[root@0cdf34dbc0a8 /]# cd dbdata
[root@0cdf34dbc0a8 dbdata]# ls
test  yc
[root@0cdf34dbc0a8 dbdata]# cat yc
yanchuang
[root@0cdf34dbc0a8 dbdata]# du -sh test
10M	test