Docker数据卷的使用

2021-11-18 本文已影响0人文景大大

一、分层原理

在前面介绍过，镜像是一层层叠加而来，是只读不可修改的。最上面的一层称为“容器层”，是由镜像启动时，被添加的一层，我们的任何修改都会被记录在该容器层，而其它部分称为“镜像层”，都是只读不可修改的。镜像层的最下面我们称之为基础镜像（Base），大致的结构示意图如下所示。

镜像分层示意图

分层的好处就是可以共享资源，比如多个镜像都由某个Base镜像构建而来，那么在下载这些镜像的时候，Base镜像就可以共享使用，只需要下载一份，只需要保存一份Base镜像即可。除此之外，分层所体现的最大特性就是Copy-on-Write：

所有镜像的目录和文件会被组合成一个大的视图呈现在容器层，如果存在同名的，那么上层会覆盖下层的内容；
增加新的数据会被直接放在最上层的容器层进行保存，镜像层不会被修改；
尝试修改镜像层的数据会先从镜像层将数据copy到容器层，然后进行修改并保存在容器层，镜像层的数据不会被修改；

二、数据卷介绍

What?

Data Volume本质上是宿主机上的文件或者目录，我们可以把它挂载到容器内部的文件系统中，使得宿主机和容器能够共享数据卷中的内容。
Why？

容器中的数据在容器被销毁时也就消失了，在很多业务场景中这是不被允许的，比如数据库、日志系统、数据分析结果等，希望能将容器和存储分离开，容器即便销毁了，存储的数据依然存在。

多个容器之间也有数据共享的需求，只要还有一个容器存在，共享的数据就不应该被清除；
How？

常见的数据卷挂载主要有两种方式：命令挂载、使用DockerFile挂载，这两种方式都将在下面详细介绍。

三、命令挂载

3.1 指定路径挂载

所谓指定路径，是指同时指定了宿主机和容器内的挂载路径。

docker run -d -p 80:80 --name nginx01 -v E:\docker\nginx:/usr/nginx nginx

如上命令是在创建并启动容器的时候就进行目录的挂载，-d表示后台启动，-p 80:80表示绑定宿主机和容器的端口映射，--name nginx01表示指定新建的容器名称指定为nginx01，-v local_path:container_path表示挂载目录，将宿主机的路径local_path和容器内的路径container_path镜像挂载。

执行完成后，我们可以进入容器进行验证：

# pwd
/
# ls
bin   dev                  docker-entrypoint.sh  home  lib64  mnt  proc  run   srv  tmp  var
boot  docker-entrypoint.d  etc                   lib   media  opt  root  sbin  sys  usr
# cd usr
# ls
bin  games  include  lib  libexec  local  nginx  sbin  share  src
# cd nginx
# ls
#

可以看到，容器内部的/usr/nginx目录已经存在，但是里面没有任何内容。现在我们在宿主机上或者在容器内的挂载目录内创建一个文件，在另外一边都能同步看到。

# pwd
/
# ls
bin   dev                  docker-entrypoint.sh  home  lib64  mnt  proc  run   srv  tmp  var
boot  docker-entrypoint.d  etc                   lib   media  opt  root  sbin  sys  usr
# cd usr
# ls
bin  games  include  lib  libexec  local  nginx  sbin  share  src
# cd nginx
# ls
# ls
readme.txt
# cat readme.txt
hello docker volume!#

我们此时将容器删除：docker rm nginx01，然后在宿主机的挂载目录下发现，文件依然存在，并没有随着容器的移除而删除。

需要注意的是：

在进行目录挂载的时候，要求宿主机中的文件或路径已经存在，而容器内则不作要求；
已经挂载的路径，本质上是容器把宿主机路径或者文件进步同步copy，而非引用的关系，所以同一目录或者文件是占用两倍存储空间；
可以在容器路径后加上:ro表示该路径容器只允许只读权限，或者加上:rw表示该路径容器拥有读写权限（默认）；

指定路径挂载当然存在一定的缺陷，比如我们指定了宿主机的挂载路径，就不利于容器的移植了，A宿主机有这个挂载路径，B宿主机也许就没有。

3.2 匿名挂载

docker run -d -p 80:80 --name nginx2 -v /usr/nginx02 nginx

该命令与指定目录挂载的区别是-v /usr/nginx02只是指定了容器内的挂载路径，并未指定宿主机的挂载路径。我们可以通过docker inspect name来查看容器的详细信息得到具体宿主机的挂载路径：

"Mounts": [
    {
        "Type": "volume",
        "Name": "592c56295f0200cb62b5f226cba1f53c77e45b48a95c77b6ce791c9b05696cc7",
        "Source": "/var/lib/docker/volumes/592c56295f0200cb62b5f226cba1f53c77e45b48a95c77b6ce791c9b05696cc7/_data",
        "Destination": "/usr/nginx02",
        "Driver": "local",
        "Mode": "",
        "RW": true,
        "Propagation": ""
    }
]

如上Source中的路径就是宿主机上的挂载路径，Destination是容器内的挂载路径。我们注意到卷名目录是一串无意义的数字字母组合，因此称为匿名挂载。

问题：以上挂载路径在windows系统的哪里尚未找到，有知道的可以帮忙补充下。

3.3 具名挂载

所谓具名就是指给无意义的数据卷起名字，挂载的格式和指定路径挂载一致：

docker run -d -p 80:80 --name nginx3 -v nginx_volume:/usr/nginx03 nginx

此时，数据卷的名称就是我们指定的nginx_volume，而不是无意义的数字字母组合了。

注意：

数据卷如果被容器使用中是不能被删除的，需要先删除容器后，才可以删除数据卷；
可以通过多个-v同时指定多个挂载路径；

四、共享数据

在前面的例子中，我们已经实现了宿主机挂载路径和容器内挂载路径的数据共享，下面就数据共享进行更深一步地探讨。

场景一：多个容器组成的集群需要共享宿主机的数据。

按照如上的使用说明，我们同时为多个容器挂载到宿主机的同一目录或者文件即可：

docker run -d -p 80:80 --name nginx01 -v E:\docker\nginx:/usr/nginx nginx
docker run -d -p 81:81 --name nginx02 -v E:\docker\nginx:/usr/nginx nginx
docker run -d -p 82:82 --name nginx03 -v E:\docker\nginx:/usr/nginx nginx

但是有一个缺点，一旦我们要修改宿主机的挂载目录，需要对每一个容器的挂载关系进行修改，显然不方便。此时我们就需要抽象一层容器出来，使得只有该容器和宿主机的挂载点绑定，其它容器和该容器绑定，这种容器我们称之为“数据卷容器”，Volume Container，简称VC容器。

docker create --name vc_data -v volume_name:container_path image_name
docker run -d -p 80:80 --name nginx01 --volumes-from  vc_data nginx
docker run -d -p 81:81 --name nginx02 --volumes-from  vc_data nginx
docker run -d -p 82:82 --name nginx03 --volumes-from  vc_data nginx

如此，nginx01、nginx02、nginx03这三个容器就继承了vc_data数据卷容器的数据卷信息，使得它们和宿主机的挂载路径绑定了对应关系。随后只要修改vc_data的挂载关系，nginx01~nginx03就能自动更改，体现了编程领域的继承和解耦的优势。

场景二：多个容器组成的集群相互之间共享数据

这种场景就是不涉及宿主机的文件了，容器之间的数据不需要和宿主机进行共享。我们在创建镜像的时候就把数据封装到了镜像里面，并且建立了数据卷。

FROM busybox:latest
ADD readme.md /usr/file
VOLUME /usr/file

如上的dockerfile指定了数据卷就是容器的usr/file目录，然后基于该dockerfile构建镜像并创建容器：

docker build -t new_image .
docker create --name vc_data new_image

如此新创建的vc_data就是容器卷镜像，它不需要运行，只是共享数据而已。

docker run -d -p 80:80 --name nginx01 --volumes-from  vc_data nginx
docker run -d -p 81:81 --name nginx02 --volumes-from  vc_data nginx
docker run -d -p 82:82 --name nginx03 --volumes-from  vc_data nginx

如此，就能实现容器之间数据卷的共享。需要注意的是，只要任何一个容器仍然存在，那么该数据卷就不会被删除，只有当所有使用该数据卷的容器都删除了，数据卷才会被删除。

五、DockerFile挂载

在后面的内容中我们会介绍Dockerfile的使用，其中也可以在新镜像的制作时就进行数据卷的挂载，比如：

FROM java:8
VOLUME ["/tmp","/home/docker/demo"]
...

其中，VOLUME指令就是进行数据卷挂载，后面的参数是容器中需要挂载的路径，但是只能进行匿名挂载。