Docker笔记（7）：Docker 存储

Docker为容器提供了两种存放数据的资源：

（1）由storage driver管理的镜像层和容器层。

（2）Data Volume。

1.storage driver

镜像的分层结构使镜像和容器的创建、共享以及分发变得非常高效，而这些都要归功于Docker storage driver。正是storage driver实现了多层数据的堆叠，并为用户提供一个单一的合并之后的统一视图。Docker支持多种storage driver，有AUFS、Device Mapper、Btfs、OverlayS、VFs和ZFS。它们都能实现分层的架构，同时又有各自的特性。需要根据应用的实际场景，选择合适的storage driver。Ubuntu默认使用AUFS，底层文件系统是etfs，各层数据存放在/var/lib/docker/aufs。

对于无状态的应用容器，直接将数据放在由storage driver维护的层中是很好的选择，无状态意味着容器没有需要持久化的数据，随时可以从镜像直接创建。

但对于有持久化数据的需求的应用，这种方式就不合适了，容器启动时需要加载已有的数据，容器销毁时希望保留产生的新数据，这就要用到 Docker的另一种存储机制Data Volume。

2.Data Volume

Data Volume本质上是宿主机文件系统中的目录或文件，能够直接被mount到容器的文件系统中。容器中的进程向这个目录中写数据时，绕过容器的文件系统，直接写在宿主机的目录上的，使得可以在宿主机和容器内共享数据库内容，Data Volume有以下特点：

• Data volume是目录或文件，而非没有格式化的磁盘（块设备）；
• 容器可以读写volume中的数据，便于共享；
• volume数据可以被永久地保存，即使使用它的容器已经销毁。

因为volume实际上是宿主机文件系统的一部分，所以volume的容量取决于文件系统当前未使用的空间，目前还没有方法设置volume的容量。docker提供了两种类型的 volume，每种类型都在容器中存在一个挂载点，但其在宿主机上位置有所不同。

Bind mount volume（绑定挂载卷）： 需要在宿主机和容器内各指定一个特定的路径作为挂载点，两个挂载点建立关联关系；

Docker-managed volume（docker管理卷）： 只需要在容器内指定容器的挂载点，宿主机上的挂载点固定在/var/lib/docker/volumes目录下，这种方式极大解脱用户在使用卷时的耦合关系。

（1）Bind mount volume

bind mount volume是将宿主机上已存在的目录或文件mount到容器指定的目录。bind mount volume可以让宿主机与容器共享数据，即使容器没有了，bind mount volume也还在。bind mount volume是宿主机文件系统中的数据，只是借给容器用用，docker不会销毁bind mount volume数据，删除数据的工作只能由host负责。

bind mount时还可以指定数据的读写权限，默认是可读可写，可设置为只读，在容器中无法对 bind mount volume数据进行修改，只有宿主机有权修改数据，提高了安全性。

docker run -d -v /aa/bb:/usr/local/bb:ro ubuntu

bind mount volume的使用直观高效，但不足在于bind mount需要指定host文件系统的特定路径，这就限制了容器的可移植性，当需要将容器迁移到其他host，而该host没有要mount的数据或者数据不在相同的路径时，操作会失败，移植性更好的方式是docker managed volume。

（2）Docker-managed volume

docker managed volume与bind mount volume在使用上的最大区别是不需要指定mount源（宿主机中的挂载点），指明容器中的挂载点就行了。

docker run -d -v /aa/bb ubuntu

-v告诉docker需要一个data volume，并将其挂载到容器的/aa/bb，那么这个data volume具体在哪儿呢？通过docker inspect进行查看，如下。Source就是该volume在host上的目录，每当容器申请Docker-manged volume时，docker都会/var/lib/docker/volumes下生成一个目录，这个目录就是 mount源。

docker managed volume的创建过程：

1. 容器启动时，通过命令告诉docke“r需要一个volume存放数据，并挂载到容器目录/aa/bb”；
2. docker在宿主机/var/lib/docker/volumes中生成一个随机目录作为 mount源；
3. 如果容器中/aa/bb已经存在，则将数据复制到mount源；
4. 将volume mount到/aa/bb。

docker managed volume的删除：

在执行docker rm删除容器时可以带上-v参数，docker会将该容器使用到的volume一并删除，但前提是没有其他容器挂载到该volume。

（3）使用存储卷的优点

使用联合文件系统存在的问题：

• 对于修改删除这类的操作，IO效率非常低；
• 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；

如运行一个对于IO的要求比较高的mysql容器，如果是运行在容器中自己的文件系统之上，数据存取时效率比较低，当容器在停止时，数据也会被删除，其实现数据存取时效率比较低，要避免这个限制要使用存储卷来实现。

3.Volume Container

（1）容器与宿主机共享数据

• Bind mount volume、Docker-managed volume均可实现在容器与宿主机之间共享数据。
• docker cp可以在容器和宿主机之间复制数据。
• 也直接通过Linux的cp命令，将宿主机的文件复制到volume，如/var/lib/docker/volumes/xxx与mount数据源。

（2）容器之间共享数据

• 多个容器mount到宿主机的同一个目录，共享mount数据源。
• 使用volume container。

（3）volume container

volume container是专门为其他容器提供volume的容器，它提供的卷可以是bind mount volume、docker-managed volume。与存储卷volume相比，不必为每一个容器指定host path，所有path都在 volume container中统一设置，容器只需与volume container关联，实现了容器与宿主机的解耦。

创建一个 volume container，命令如下：

docker create --name vc_ubuntu -v /aa/bb:/aa/bb -v /aa/cc ubuntu

这里执行的是 docker create命令，这是因为 volume container的作用只是提供数据，它本身不需要处于运行状态。该命令挂载了bind mount、docker managed volume两个volume，通过docker inspect 查看信息如下：

其他多个容器可以通过volumes-from使用vc_ubuntu这个volume container，然后多个容器可以共享vc_ubuntu的数据。

docker run --name web1 -d --volumes-from vc_ubuntu ubuntu

（4）data-packed volume container

volume container的数据存储在宿主机里，data-packed volume container可以将数据完全放在volume container内部，其原理是将数据打包到镜像中，然后通过docker managed volume共享，步骤如下：

首先，创建Dockerfile，将host的/aa目录添加到容器的/aa/bb，使用VOLUME命令来创建docker managed volume，mount point为/aa/bb，会将/aa/bb中已有数据复制到volume中。

FROM ubuntu:latest
ADD /aa  /aa/bb
VOLUME /aa/bb

然后，使用build命令构建镜像data_packed_vc，并用新镜像创建data-packed volume container。

docker create --name dp_vc data_packed_vc

最后，在创建其他容器是，通过–volumes-from即可访问到数据。

data-packed volume container的数据包含在镜像中，不依赖宿主机提供数据，具有很强的移植性，非常适合只使用静态数据的场景，比如应用的配置信息Web server的静态文件等。