Docker 数据持久化方案详解

Docker 数据持久化方案详解

Docker数据持久化概述※

联合文件系统※

了解联合文件系统后，我们知道，镜像是只读的，类似共享文件形式让多个容器使用。如果要在容器里修改文件，即镜像里的文件，那该如何修改？

为了解决这个问题，docker 引入了 写时复制（copy-on-write），需要修改文件操作时，会先从镜像里把要写的文件复制到自己的文件系统中进行修改。

默认情况下，Docker容器内部新创建文件或者修改文件，结果会保存在容器的可读写层中，因此：

（1）当container消失时，与container一体的可读写层也一并消失，数据并未持久化。当一个container需要其它container中可读写层的数据时，读取操作非常困难。

（2）container可读写层与宿主机的文件系统紧密结合，很难进行迁移。

（3）写入数据到container可读写层需要storage driver，与直接在宿主机文件系统中读写数据相比效率要低。

容器的数据卷※

 什么是数据卷※

Docker容器产生的数据，如果不通过docker commit生成新的镜像，使得数据作为容器的一部分保存下来，那么当容器被删除之后，数据也就没了，为了能够保存数据，在docker容器中使用卷。

数据卷是经过特殊设计的目录，可以绕过联合文件系统（UFS），为一个或者多个容器提供访问，数据卷设计的目的，在于数据的永久存储，它完全独立于容器的生存周期，因此，docker 不会在容器删除时删除其挂载的数据卷，也不会存在类似的垃圾收集机制，对容器引用的数据卷进行处理，同一个数据卷可以只支持多个容器的访问。

网上关于数据卷的叫法确实比较混乱，本文中数据卷

数据卷特点※

• 数据卷可以在容器之间共享和重用
• 可以对数据卷里的内容直接进行修改
• 数据卷的变化不会影像镜像的更新。
• 卷会一直存在，即使挂载数据卷的容器已经被删除
• 使用docker commit生成新镜像不会把卷中的数据，写入新的容器镜像中

Docker提供三种方式将数据从宿主机挂载到容器※

• Volumes: Docker 管理宿主机文件系统的一部分（/var/lib/docker/volumes）。保存数据的最佳方式。
• Bind mounts: 将宿主机的任意位置的文件或者目录挂载到容器中。
• tmpfs：挂载存储在主机系统的内存中，而不会写入主机的文件系统。如果不希望将数据持久存储在任何位置，可以使用tmps，同时避免写入容器可写层提高性能。

关于他们的区别如下图，可以参考docker - bind mount 和volumes的区别这篇文章

区别如下表所示

基本命令※

用户可以通过docker run的--volume/-v或--mount选项来创建带有数据卷的容器

--volume(-v)※

参数--volume（或简写为-v）

示例：

docker run --name $CONTAINER_NAME -it 
-v $PWD/$CONTAINER_NAME/app:/app:rw \
-v $PWD/$CONTAINER_NAME/data:/data:ro \
avocado-cloud:latest /bin/bash

命令格式有三种，不同的命令格式，会有不同的挂载方式。

• 使用bind mount 方式挂载

docker run -v 宿主机目录:容器目录[:OPTIONS]
#宿主机目录必须为绝对路径或者~/开头的目录 
#当宿主机目录不存在时会自动创建
#容器目录必须为绝对路径，没有也会自动创建

• 使用匿名volume方式挂载

docker run -v 容器目录[:OPTIONS] 
# 容器目录必须为绝对路径，没有会自动创建
#此时会在/var/lib/docker/volumes/目录下创建匿名数据卷，卷名为随机数字，并挂载到容器目录上

• 使用具名volme方式挂载

docker run -v 数据卷名:容器目录[:OPTIONS] 
# 数据卷名不存在时，会自动创建，存放在/var/lib/docker/volumes/目录下
#也可以提前使用docker volume create 数据卷名  提前创建后，在挂载到容器目录

--mount※

参数--mount默认情况下用来挂载volume，但也可以用来创建bind mount和tmpfs。

如果不指定type选项，则默认为挂载volume，volume是一种更为灵活的数据管理方式，volume可以通过docker volume命令集被管理。示例：

docker run --name $CONTAINER_NAME -it \
--mount type=bind,source=$PWD/$CONTAINER_NAME/app,destination=/app \
--mount source=${CONTAINER_NAME}-data,destination=/data,readonly \
avocado-cloud:latest /bin/bash

--mount可以通过tpye选项指定参数，明确使用的挂载方式

• 挂载volume命令格式：

docker run --mount [type=volume,]source=my-volume,destination=/path/in/container[,...]

• 创建bind mount命令格式

docker run --mount type=bind,source=/path/on/host,destination=/path/in/container[,...]
#如果创建bind mount并指定source则必须是绝对路径，且路径必须已经存在

 Docker持久化方案※

volume持久化方案※

volume简介※

volume是Docker官方推荐的持久化方案，默认情况下，volume的存储空间来自于宿主机文件系统中的某个目录，如/var/lib/docker/volumes/。

Volume 由 Docker 创建也由 Docker 管理。你可以使用命令 docker volume create 手动创建（显示创建），也可以在容器、服务创建时，自动创建（隐式创建） 。

一个特定的 volume 可以同时被挂载进多个容器。即使所有的容器都停了，volume 也不会被自动删除，对 Docker 来说仍然可用

Volume  docker系统外的程序无权限修改其中的数据。

一个volume可以同时供多个container使用，如果没有container使用volume，其不会自动删除，用户需运行docker volume prune明确删除。

volume基本命令※

[root@izoq008ryseuupz docker]# docker volume help

Usage:	docker volume COMMAND

Manage volumes

Commands:
  create      Create a volume
  inspect     Display detailed information on one or more volumes
  ls          List volumes
  prune       Remove all unused local volumes
  rm          Remove one or more volumes

Run 'docker volume COMMAND --help' for more information on a command.

volume特点※

使用docker run -v 运行容器时，-v参数 如果以/或~/开头，则为bind mount ，否则 Docker 会将其当成某个volume名字挂载。

如果容器中的目录不存在，docker会自动创建目录；

如果容器中的目录已有内容，如果挂载的卷为空，则容器在初始化时，会把容器目录中的数据复制到卷中；如果挂载的卷不为空，宿主机上卷目录的内容覆盖容器目录的内容。

如果用户显式创建volume，则需要给其指定一个名称；

如果是隐式创建volume，Docker会自动为其分配一个在宿主机范围内唯一的名字。

命令的基本使用※

 ### 管理卷
docker volume create nginx-vol # docker volume ls
docker volume inspect nginx-vol
## 用卷创建一个容器
docker run -d --name=nginx-test -v nginx-vol:/usr/share/nginx/html nginx
## 清理
docker stop nginx-test # docker rm nginx-test
docker volume rm nginx-vol
 
## 注意：如果没有指定卷，自动创建。

创建数据卷，启动容器使用 nginx-vol 这个数据卷

 [root@offline-client docker]# docker volume create nginx-vol
nginx-vol
[root@offline-client docker]# docker volume inspect nginx-vol
[
    {
        "CreatedAt": "2022-05-15T12:10:52+08:00",
        "Driver": "local",
        "Labels": {},
        "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/nginx-vol/_data",
        "Name": "nginx-vol",
        "Options": {},
        "Scope": "local"
    }
]
[root@offline-client ~]#  docker run -d --name=nginx-test -v nginx-vol:/usr/share/nginx/html nginx:1.17Unable to find image 'nginx:1.17' locally
[root@offline-client ~]# curl  172.17.0.2
hello world

创建容器并挂载数据卷

volume使用场景※

通过使用第三方提供的volume driver，用户可以将数据持久到远程主机或者云存储中。

（1）多个容器间共享数据。

（2）宿主机不保证存在固定目录结构。

（3）持久化数据到远程主机或者云存储而非本地。

（4）需要备份、迁移、合并数据时。停止container，将volume整体复制，用于备份、迁移、合并等

2.3 Bind Mounts持久化方案※

bind mount持久化方式将宿主机中的文件、目录挂载到容器上，相应文件、目录可以被宿主机读写，也可以被容器读写。

bind mount持久化方式可以将数据存储在宿主机器任何地方，但会依赖宿主机的目录结构，因此不能通过docker CLI直接管理（如docker volume ls 命令是查不到的），并且非Docker进程和Docker进程都可以修改。

2.3.1 bind mount特点※

（1）性能最好

（2）Docker容器与宿主机耦合过于紧密，移植性较差。

2.3.2 bind mount使用场景※

（1）container共享宿主机配置文件，如docker将宿主机文件/etc/resov.conf文件bind mount到容器上，两者会使用相同的DNS服务器。

（2）监控服务container化。读取宿主机固定文件中的数据实现监控。

2.3.3 常用命令※

 #用卷创建一个容器：
docker run -d --name=nginx-test --mount type=bind,src=/app/wwwroot,dst=/usr/share/nginx/html nginx 
docker run -d --name=nginx-test -v /app/wwwroot:/usr/share/nginx/html nginx
# 验证绑定：
docker inspect nginx-test
# 清理：
docker stop nginx-test 
docker rm nginx-test

启动 nginx-test容器，挂载/app/wwwroot到/usr/share/nginx/html

 [root@offline-client ~]# docker run -d --name=nginx-test --mount type=bind,src=/app/wwwroot,dst=/usr/share/nginx/html nginx
13e5652a1b889d61021b9b726579646a00531fa2773068b1b7066ff60eff11f5
[root@offline-client ~]# ll  /app/wwwroot/
total 0
[root@offline-client ~]# echo hello world >  /app/wwwroot/index.html
[root@offline-client ~]# curl  172.17.0.2
hello world

将 根路径下wwwNginx路径mount到/usr/share/nginx/html，并输入 内容 ，然后访问

2.3.4 bind mount注意事项※

（1）-v 宿主机目录路径必须以/或~/开头，否则docker会将其当成是volume 而不是bind mount。

（2）如果宿主机上的目录不存在，docker会自动创建目录（多级的绝对路径好像不行）。

（3）如果容器中的目录不存在，docker会自动创建目录。

（4）如果容器中目录已有内容，那么docker会使用宿主机上目录的内容覆盖容器目录的内容。

（5）如果宿主机目录中已有内容，那么

2.4 tmpfs mount持久化方案※

2.4.1 tmpfs mount※

tmpfs mount只在Linux主机内存中持久化，是临时性的。当容器停止，tmpfs mount会被移除，通常用于临时存放敏感文件。

tmpfs mounts 可选选项

使用--tmpfs参数无法指定任何其他的可选项，并且不能用于Swarm Service（集群节点服务）。

docker run -d -it --name tmptest --tmpfs /test busybox

2.4.2 tmpfs mount特点※

（1）只能在Linux主机内存中，不会持久化到磁盘。

（2）不支持多容器间共享。

2.4.3 tmpfs mount使用场景※

Docker可将用户名与密码等敏感数据保存在某个数据库中，当启动需要访问这些敏感数据的container或者service时，docker会在宿主机上创建一个tmpfs，然后将敏感数据从数据库读出写到tmpfs中，再将tmpfs mount到container中，安样能保证数据安全。当容器停止运行时，则相应的tmpfs也从系统中删除。

参考原文链接：Hello Docker（七）——Docker数据持久化_docker持久化目录_天山老妖的博客-CSDN博客

原文链接：Docker数据持久化_丰恒谷的博客-CSDN博客