Docker 儲存管理的幾種方式

2022-07-01 22:01:34

前言

在本文內容中，我們將討論 Docker 中管理資料的幾種方式，涉及將資料從 Docker 主機掛載到容器中的不同方法。

一、儲存

通過之前的學習，我們學習了有關於容器和映象的一些知識。對於資料來說，我們可以將其儲存在容器中，但是會存在一些缺點：

當容器不再執行時，我們無法使用資料，並且容器被刪除時，資料並不會被儲存。
資料儲存在容器中的可寫層中，我們無法輕鬆的將資料移動到其他地方。

針對上述的缺點而言，有些資料資訊，例如我們的資料庫檔案，我們不應該將其儲存在映象或者容器的可寫層中。Docker 提供三種不同的方式將資料從 Docker 主機掛載到容器中，分別為卷（volumes），繫結掛載（bind mounts），臨時檔案系統（tmpfs）。很多時候，volumes 總是正確的選擇。

volumes 卷儲存在 Docker 管理的主機檔案系統的一部分中（/var/lib/docker/volumes/）中，完全由 Docker 管理。
bind mounts 繫結掛載，可以將主機上的檔案或目錄掛載到容器中。
tmpfs 僅儲存在主機系統的記憶體中，而不會寫入主機的檔案系統。

無論使用上述的哪一種方式，資料在容器內看上去都是一樣的。它被認為容器檔案系統中的目錄或單個檔案。

二、卷列表

對於三種不同的儲存資料的方式來說，卷是唯一完全由 Docker 管理的。它更容易備份或遷移，並且我們可以使用 Docker CLI 命令來管理卷。

列出本地可用的卷列表可以使用如下命令：

docker volume ls

執行之後，你可能會看到一些環境中預置映象對應的卷，或者顯示為空。

建立卷

建立卷我們可以直接使用如下命令：

docker volume create

上述命令會建立一個資料卷，並且會隨機生成一個名稱。建立之後我們可以檢視卷列表：

docker volume ls

這種由系統隨機生成名稱的建立卷的方式被稱為匿名卷，直接使用該卷需要指定卷名，即自動生成的 ID，所以建立卷時一般手動指定其 name，例如我們建立一個名為 volume1 的卷。

docker volume create volume1

掛載卷

建立卷之後，我們可以用捲來啟動一個容器，這裡首先需要學習 docker container run 命令的兩個引數：

-v 或 --volume

由三個由冒號（:）分隔的欄位組成，[HOST-DIR:]CONTAINER-DIR[:OPTIONS]。

HOST-DIR 代表主機上的目錄或資料卷的名字。省略該部分時，會自動建立一個匿名卷。如果是指定主機上的目錄，需要使用絕對路徑。
CONTAINER-DIR 代表將要掛載到容器中的目錄或檔案，即表現為容器中的某個目錄或檔案。
OPTIONS 代表設定，例如設定為唯讀許可權（ro），此卷僅能被該容器使用（Z），或者可以被多個容器使用（z）。多個設定項由逗號分隔。

例如，我們使用 -v volume1:/volume1:ro,z。代表的是意思是將卷 volume1 掛載到容器中的 /volume1 目錄。ro,z 代表該卷被設定為唯讀（ro），並且可以多個容器使用該卷（z）。

--mount 由多個鍵值對組成，鍵值對之間由逗號分隔。

例如：type=volume,source=volume1,destination=/volume1,ro=true。

type，指定型別，可以指定為 bind，volume，tmpfs。
source，當型別為 volume 時，指定卷名稱，匿名卷時省略該欄位。
當型別為 bind，指定路徑。可以使用縮寫 src。
destination，掛載到容器中的路徑。可以使用縮寫 dst 或 target。
ro 為設定項，多個設定項直接由逗號分隔一般使用 true 或 false。

針對上述建立的卷 volume1，用其來執行一個容器就可以使用如下命令：

docker container run 
    -it 
    --name niuma001 
    -v volume1:/volume1 
    --rm ubuntu /bin/bash

或者我們也可以使用 --mount，其語法格式如下：

docker container run 
    -it --name niuma002 
    --mount type=volume,src=volume1,target=/volume1 
    --rm ubuntu /bin/bash

從命令中，可以很明顯的得出，--mount 的可讀性更好。所以，推薦大家使用 --mount。

在 docker container run 中我們使用了引數 --rm，它的作用在容器退出時刪除容器。這裡我們建立的映象只是希望它短期執行，其使用者資料並無保留的必要，因而可以在容器啟動時設定 --rm 選項，這樣在容器退出時就能夠自動清理容器內部的檔案系統。

值得注意的是，後臺執行的容器無法使用 -d 與 --rm 選項。

上述操作，我們分別執行了兩個容器，並分別掛載了一個卷，還可多次使用該引數掛載多個卷或目錄。並且對於這兩個容器來說，由於我們使用的是同一個卷，所以他們將共用該資料卷，但是對於多個容器共用資料卷時，需要注意並行性。大家可以分別連線到兩個容器中，運算元據，驗證其是同步的，這裡就不再詳細演示了。

三、繫結掛載

對於資料捲來說，其優點在於方便管理。而對於繫結掛載 bind-mounts 來說，通過將主機上的目錄繫結到容器中，容器就可以操作和修改主機上該目錄的內容。這既是其優點也是其缺點。

例如，我們將 /home/xiaoniuma 目錄掛載到容器中的 `/home/xiaoniuma 目錄下，使用的命令如下：

docker container run 
    -it 
    -v /home/xiaoniuma:/home/xiaoniuma 
    --name xiaoniuma003 
    --rm ubuntu /bin/bash

而如果使用的是 --mount，相應的語句如下：

docker container run 
    -it 
    --mount type=bind,src=/home/xiaoniuma,target=/home/xiaoniuma 
    --name xiaoniuma004 
    --rm ubuntu /bin/bash

如果繫結掛載時指定的容器目錄是非空的，則該目錄中的內容將會被覆蓋。並且如果主機上的目錄不存在，會自動建立該目錄。

上述兩個操作針對的是目錄，而對於掛載檔案來說，可能會出現一些特殊情況，涉及到繫結掛載和使用卷的區別。下面我們重現這一操作：

1.首先在當前目錄，即 /home/xiaoniuma 目錄下，建立一個 test.txt 檔案。並向其中寫入文字內容 “test1”：

echo "test1" > test.txt

2.接著建立一個容器 xiaoniuma005，將 test.txt 檔案掛載到容器中的 /test.txt 檔案，並檢視容器中 /test.txt 檔案的內容：

docker container run 
    -it 
    -v /home/xiaoniuma/test.txt:/test.txt 
    --name xiaoniuma005 ubuntu /bin/bash

3.這時新開啟一個終端，通過 echo 命令向 /home/xiaoniuma/test.txt 檔案追加內容 “test2”，並在容器中檢視 /test.txt 檔案的內容：

echo "test2" >> test.txt

4.這時無論是在容器中還是主機上都能檢視到該檔案的內容。接下來在主機上檢視 test.txt 的 inode 號。

使用 VIM 編輯該檔案，新增 “test3”，並檢視該檔案的內容：

如上圖所示，在主機上使用 VIM 編輯後，通過 VIM 做出的修改不能在容器中檢視到。這是因為 VIM 編輯儲存檔案的時候，會將檔案內容寫入到一個新的檔案中，儲存好後，刪除掉原來的檔案，並將新檔案重新命名，從而完成儲存的操作。但是我們標識檔案是通過 inode，因此 Docker 繫結的主機檔案，依舊是 VIM 編輯之前的 inode，即舊檔案。所以容器中看到的，依然是舊的內容。
對於資料捲來說，由 Docker 完全管理，而繫結掛載，則需要我們自己去維護。我們需要自己手動去處理這些問題，這些問題並不僅僅是上面演示的內容，還可能有使用者許可權，SELINUX 等問題。

最後簡單說一下臨時檔案系統 tmpfs。它只儲存在主機的記憶體中。當容器停止時，相應的資料就會被移除。

docker run 
    -it 
    --mount type=tmpfs,target=/test 
    --name xiaoniuma008 
    --rm ubuntu bash

四、資料卷容器

如果容器之間需要共用一些持續更新的資料，最簡單的方式就是使用使用者資料卷容器。其他容器通過掛載這個容器實現資料共用，這個掛載資料卷的容器就叫做資料卷容器。資料卷容器就是一種普通容器，它專門提供資料卷供其它容器掛載使用。

首先，我們建立一個資料卷和資料卷容器，執行的命令如下：

# 建立一個名為 vdata 的資料卷
docker volume create vdata
# 建立一個掛載了 vdata 的容器，這個容器就是資料卷容器
docker container run 
    -it 
    -v vdata:/vdata 
    --name XiaoniumaVolume ubuntu /bin/bash
# 在 /vdata 目錄下建立一個文字檔案
echo "I am XiaoniumaVolume" > /vdata/f.txt

接下來我們分別開啟新的終端輸入以下命令，建立兩個容器，在執行 docker container run 時，我們新增引數 --volumes-from 繼承資料卷容器 XiaoniumaVolume 掛載的資料卷。進入容器後分別建立檔案

# 建立容器 test1
docker container run 
    -it 
    --volumes-from XiaoniumaVolume 
    --name test1 ubuntu /bin/bash

# 檢視 vdata 目錄是否存在
ls -dl /vdata/

# 建立一個檔案，並寫入內容
echo "I am test1" > /vdata/test1.txt

同樣的，我們執行上述操作，建立容器 test2。

# 建立容器 test2
docker container run 
    -it 
    --volumes-from XiaoniumaVolume 
    --name test2 ubuntu /bin/bash

# 檢視 vdata 目錄是否存在
ls -dl /vdata/

# 建立一個檔案，並寫入內容
echo "I am test2" > /vdata/test2.txt

我們進入到 XiaoniumaVolume 容器所在的終端，在掛載的資料中檢視檔案的內容：

# 檢視資料卷中的內容
ls -al /vdata/

從上圖的結果中我們可以看到，資料卷在三個容器之間是共用的。

五、資料備份

資料存在於資料卷中，如果我們想要備份它，可以採用建立備份容器的方式。

docker container run 
   --volumes-from XiaoniumaVolume 
   -v /home/xiaoniuma/backup:/backup 
   ubuntu tar cvf /backup/backup.tar /vdata/

--volumes-from XiaoniumaVolume 使得備份容器繼承容器 XiaoniumaVolumeVolume 的資料卷。
-v /home/xiaoniuma/backup:/backup 把 /home/xiaoniuma/backup 目錄採用繫結掛載的方式，掛載到容器的 /backup 目錄上。
tar cvf /backup/backup.tar /vdata 容器中執行了這麼一條壓縮歸檔命令，將 /vdata 中的全部資料打包到了 /backup/backup.tar，而剛剛的資料繫結，使得整個壓縮包存在於主機中，從而達到了資料備份的效果。

如上圖所示，資料卷中的所有資料都被打包到了 /home/xiaoniuma/backup 目錄中。

六、資料恢復

與資料備份相同的方式，我們可以使用如下命令建立恢復容器，來還原資料卷中的資料。

docker container run 
   --volumes-from XiaoniumaVolume 
   -v /home/xiaoniuma/backup:/backup 
   ubuntu tar xvf /backup/backup.tar -C /

這裡解壓的路徑為 / 即 /vdata 的上一級目錄。由於與資料備份非常相似，這裡不再給出結果分析。

總結

本文主要使用三種不同的方式將資料從 Docker 主機掛載到容器中，分別為卷（volumes），繫結掛載（bind mounts），臨時檔案系統（tmpfs）。還介紹了資料卷容器、資料卷的備份與恢復。

下文講解Docker網路管理。

到此這篇關於Docker 儲存管理的文章就介紹到這了,更多相關Docker 儲存管理內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！