Docker 数据卷管理及优化

Docker 数据卷是一个可供容器使用的特殊目录，它绕过了容器的文件系统，直接将数据存储在宿主机上。通过数据卷，可以实现数据的持久化、共享以及独立于容器生命周期的管理。

1.1 为什么要用数据卷

Docker 分层文件系统的特点

• 性能差：Docker 的分层文件系统（Union File System）在写入操作时会创建新的层，导致性能下降。

• 生命周期与容器相同：容器删除后，其文件系统中的数据也会丢失。

Docker 数据卷的优势

• 绕开分层文件系统：数据卷直接挂载到宿主机的文件系统中，性能与宿主机磁盘相同。

• 数据持久化：即使容器被删除或重新创建，数据卷中的数据仍然存在，不会丢失。

• 数据共享：多个容器可以同时挂载同一个数据卷，实现数据的共享和交互。

• 独立于容器生命周期：数据卷的生命周期独立于容器，不受容器的启动、停止和删除的影响。

Docker 提供了两种卷类型：

• Bind Mount：将主机上的目录或文件挂载到容器中。

• Docker Managed Volume：由 Docker 自动管理的数据卷，不需要指定挂载源。

1.2 Bind Mount 数据卷

特点

• 将主机上的目录或文件挂载到容器中。

• 使用直观高效，易于理解。

• 使用 -v 选项指定路径，格式为 <host path>:<container path>。

• 如果 -v 选项指定的路径不存在，挂载时会自动创建。

注意事项

1. “如果挂载的路径在宿主机上不存在，Docker 会自动创建该路径。”

这句话的意思是：当你使用绑定挂载（bind mount）时，如果宿主机上的目录路径不存在，Docker 会自动创建这个目录。

举例说明：

假设你运行以下命令：

docker run -d --name my_container -v /haha/test:/container/path nginx:1.23

• 如果宿主机上 /haha/test 目录不存在，Docker 会自动创建 /haha/test 目录。

• 这个行为是为了确保挂载操作能够成功执行，因为挂载需要一个有效的宿主机路径。

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2. “如果需要挂载的文件或目录在宿主机上不存在，可能会导致容器启动失败。”

这句话的意思是：如果你尝试挂载一个文件，而这个文件在宿主机上不存在，Docker 会报错并导致容器启动失败。

举例说明：

假设你运行以下命令：

docker run -d --name my_container -v /haha/test/file.txt:/container/file.txt nginx:1.23

• 如果宿主机上 /haha/test/file.txt 文件不存在，Docker 会报错，因为 Docker 不会自动创建文件。它只会自动创建目录，而不会创建文件。

• 错误信息可能类似于：

  lstat /haha/test/file.txt: no such file or directory

• 这种情况下，容器无法启动，因为挂载操作失败了。

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总结：（自动创建的是目录，而不是文件）

• 目录：如果挂载的路径（目录）在宿主机上不存在，Docker 会自动创建该目录。

• 文件：如果挂载的文件在宿主机上不存在，Docker 不会自动创建文件，而是会报错并可能导致容器启动失败。

1.3 Docker Managed 数据卷

特点

• 不需要指定挂载源，Docker 自动为容器创建数据卷目录。

• 默认创建的数据卷目录位于 /var/lib/docker/volumes 中。

• 如果挂载时指向容器内已有的目录，原有数据会被复制到数据卷中。

示例

1. 不需要指定挂载源，Docker 自动为容器创建数据卷目录

命名卷由 Docker 自动管理，不需要指定宿主机上的路径。当你在运行容器时使用命名卷时，Docker 会自动创建一个卷，并将其挂载到容器内的指定路径。

举例说明：

docker run -d --name my_container -v my_volume:/container/path nginx:1.23

• 在这个例子中，my_volume 是一个命名卷的名称。

• Docker 会自动在内部存储中创建一个名为 my_volume 的卷，并将其挂载到容器内的 /container/path。

• 你不需要指定宿主机上的路径，Docker 会管理这个卷的存储位置。

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2. 默认创建的数据卷目录位于 /var/lib/docker/volumes 中

Docker 管理的命名卷默认存储在宿主机的 /var/lib/docker/volumes 目录下。每个命名卷都有一个独立的目录，用于存储数据。

举例说明：

假设你创建了一个名为 my_volume 的命名卷，Docker 会在 /var/lib/docker/volumes 下创建一个对应的目录：

/var/lib/docker/volumes/my_volume/_data

• _data 目录是实际存储卷数据的地方。

• 你可以通过以下命令查看所有命名卷：

  docker volume ls

• 如果需要查看卷的具体存储位置，可以运行：

  docker volume inspect my_volume

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3. 如果挂载时指向容器内已有的目录，原有数据会被复制到数据卷中

当你将一个命名卷挂载到容器内的某个路径时，如果该路径在容器中已经存在并且包含数据，Docker 会将这些数据复制到命名卷中。这个过程称为“数据初始化”。

举例说明：

假设你运行以下命令：

docker run -d --name my_container -v my_volume:/container/existing/path nginx:1.23

• 如果 /container/existing/path 在容器中已经存在，并且包含一些文件或目录，Docker 会在第一次挂载时将这些内容复制到 my_volume 中。

• 之后，无论何时重新挂载该卷，容器内的 /container/existing/path 都会指向 my_volume，并且数据会保持一致。

注意：

• 这个数据复制的过程只会在第一次挂载时发生。

• 如果命名卷已经存在并且包含数据，Docker 不会覆盖卷中的数据，而是会直接使用卷中的数据。

清理未使用的 Docker 数据卷

[root@docker ~]# docker volume prune

注意：

1. 在执行 docker volume prune 命令之前，请确保你确实不再需要这些数据卷中的数据，因为该操作是不可逆的，一旦删除数据将无法恢复。

2. 如果有重要的数据存储在数据卷中，建议先进行备份，或者确保数据已经被妥善保存到其他地方。

建立数据卷

[root@docker ~]# docker volume create leevol1
[root@docker ~]# ls -l /var/lib/docker/volumes/leevol1/_data/

查看卷

[root@docker ~]# docker volume ls
DRIVER    VOLUME NAME
local     leevol1

使用建立的数据卷

[root@docker _data]# docker run -d --name web1 -p 80:80 -v leevol1:/usr/share/nginx/html nginx
e76706848323d6c329c41c4140903f8cc441458daf1459d9016bd1ed0ab3360a
root@docker _data]# cd /var/lib/docker/volumes/leevol1/_data
[root@docker _data]# ls
[root@docker _data]# echo leevol1 > index.html
[root@docker _data]# curl 172.25.254.100
leevol1

1.4 数据卷容器（Data Volume Container）

数据卷容器（Data Volume Container）是 Docker 中一种特殊的容器，主要用于方便地在多个容器之间共享数据卷。

建立数据卷容器

[root@docker ~]# docker run -d --name datavol \
-v /tmp/data1:/data1:rw \
-v /tmp/data2:/data2:ro \
-v /etc/resolv.conf:/etc/hosts busybox

使用数据卷容器

[root@docker ~]# docker run -it --name test --rm --volumes-from datavol busybox
/ # ls
bin    data1  data2  dev    etc    home   lib    lib64  proc   root   sys    tmp    usr    var
/ # cat /etc/resolv.conf
# Generated by Docker Engine.
# This file can be edited; Docker Engine will not make further changes once it
# has been modified.nameserver 114.114.114.114
search timinglee.org# Based on host file: '/etc/resolv.conf' (legacy)
# Overrides: []
/ # touch data1/leefile1
/ # touch /data2/leefile1
touch: /data2/leefile1: Read-only file system
/ #

数据卷容器的优势

• 方便共享：通过数据卷容器，可以在多个容器之间轻松共享数据卷。

• 简化管理：数据卷容器可以集中管理数据卷，便于维护和迁移。

1.5 Bind Mount 数据卷和 Docker Managed 数据卷的对比

相同点

• 两者都是基于宿主机文件系统中的某个路径。

不同点

特性	Bind Mount 数据卷	Docker Managed 数据卷
路径指定	必须指定宿主机路径	不需要指定宿主机路径，由 Docker 自动管理
移植性	依赖宿主机路径，移植性较差	独立于宿主机路径，移植性较好
管理方式	需要手动管理宿主机路径	由 Docker 自动管理，支持 docker volume 命令
性能	与宿主机磁盘性能相同	与宿主机磁盘性能相同
适用场景	适合需要直接访问宿主机文件的场景	适合需要在多个容器之间共享数据的场景

1.6 备份与迁移数据卷

备份数据卷

# 建立容器并指定使用卷到要备份的容器
[root@docker ~]# docker run --volumes-from datavol \
-v `pwd`:/backup busybox \					# 把当前目录挂载到容器中用于保存备份数据
tar zcf /backup/data1.tar.gz /data1		# 备份数据到本地

数据恢复

docker run -it --name test -v leevol1:/data1 -v `pwd`:/backup busybox /bin/sh -c "tar zxf /backup/data1.tar.gz;/bin/sh"
/ # ls
backup  data1   etc     lib     proc    sys     usr
bin     dev     home    lib64   root    tmp     var
/ # cd data1/			# 查看数据迁移情况
/data1 # ls
index.html  leefile1

注意事项

• 在备份和恢复数据卷时，确保路径正确，避免数据丢失。

• 如果数据卷较大，备份和恢复过程可能需要较长时间，请耐心等待。