docker——数据卷(volume)概念及使用案例

docker数据卷

Docker的镜像是有⼀系列的只读层组合⽽来，当启动⼀个容器时，Docker加载镜像的所有只读层，并在最上层加⼊⼀个读写层。这个设计使得Docker可以提⾼镜像构建、存储和分发的效率，节省了时间和存储空间，然⽽也存在⼀些问题：

  • 容器中的⽂件在宿主机上存在形式复杂，不能在宿主机上很⽅便地对容器中的⽂件进⾏访问。
  • 多个容器之间的数据⽆法共享
  • 当删除容器时，容器产⽣的数据将丢失。

所以引入的数据卷的概念。Volume 是存在于⼀个或多个容器中的特定⽂件或⽂件夹，这个⽬录以独⽴于联合⽂件系统的形式在宿主机中存在，并为数据的共享和持久化提供便利。

  • volume 在容器创建时就会初始化，在容器运⾏时就可以使⽤其中的⽂件。
  • volume 能在不同的容器之间共享和重⽤
  • 对volume中数据的操作会⻢上⽣效
  • 对volume中数据的操作不会影响镜像本身
  • volume的⽣存周期独⽴于容器的⽣命周期，即使删除容器，volume仍然会存在，没有任何容器使⽤的volume也不会被Docker删除。

数据卷使用

大概命令
//Create a volume
docker volume create      
//Display detailed information on one or more volumes
docker volume inspect    
//List volumes
docker volume ls  
//Remove all unused local volumes
docker volume prune      
//Remove one or more volumes
docker volume rm
创建数据卷
#创建⼀个名为 vol_simple的存储卷
docker volume create --name vol_simple

Docker run 和 docker create 通过指定-v参数 可以为容器挂载⼀个数据卷。这样挂载的对应宿主机是一个匿名数据卷

#没有指定volume卷，只指定了容器中的挂载点/datadocker run -d -it -v /data ubuntu /bin/bash
#查看随机创建的volume位置，查看mounts的内容docker inspect {ID}#创建⼀个指定名字的volume ，并挂载到容器中的/data⽬录
docker run -d -v vol_simple:/data ubuntu#查看数据卷的信息
docker volume inspect vol_simple
挂载数据卷

使⽤docker run 或者 docker create 创建新容器是，可以使⽤-v标签为容器添加volume。可以将⾃⾏创建或者有Docker创建的volume挂载到容器中，也可以将宿主机上的⽬录或者⽂件作为volume挂载到容器中。

将宿主机中指定⽬录作为volume挂载到容器中的/data⽬录下，⽂件夹必须使⽤绝对路径，如果宿主机中不存在指定的⽬录，则会创建⼀个空⽂件夹；如果宿主机⽂件夹已经存在，容器可以通过访问挂载点/data 从⽽访问宿主机⽂件夹中的所有内容。如果容器下原本已经存在/data⽂件夹，且不为空，那么容器中⽂件夹下原有的内容将被隐藏，来保持与宿主机中的⽂件夹⼀致

挂载案例
#1.挂载方式
#创建名为vol_simple的数据卷，并挂载到容器中的/data⽬录下
docker volume create --name vol_simple
docker run -d -v vol_simple:/data ubuntu /bin/bash
#创建⼀个随机的ID的volume，并将其挂载到容器中的/data⽬录下
docker run -d -v /data ubuntu /bin/bash
#将宿主机中指定⽬录作为volume挂载到容器中的/data⽬录下，⽂件夹必须使⽤绝对路径
#如果宿主机中不存在指定的⽬录，则会创建⼀个空⽂件夹；
#如果宿主机⽂件夹已经存才，容器可以通过访问挂载点/data 从⽽访问宿主机⽂件夹中的所有内容
#如果容器下原本已经存在/data⽂件夹，且不为空，那么容器中⽂件夹下原有的内容将被隐藏，来保持与宿主机中的⽂件夹⼀致
docker run -d -v $HOME/data:/data ubuntu /bin/bash

#2.只读挂载# ro表示只读，rw表示读写，默认为rw
docker run -it -v $HOME/data:/data:ro ubuntu /bin/bash
# 通过修改⽂件验证
echo 123456abcdefg >> /data/test

#3.挂载多个数据卷
docker run -it -v $HOME/data:/data:ro -v /data1 -v /data2 ubuntu /bin/bash
docker run -v /path/to/host/volume1:/container/path1 -v /path/to/host/volume2:/container/path2 <image>
# 如果宿主机多个路径挂载到容器内同一个路径，只有最后一个挂载会生效

#4.通过dockerfile指定数据卷挂载
VOLUME /data
#指定多个数据卷的挂载点
VOLUME ["/data1","/data2"]

使⽤dockerfile VOLUME 指令，与docker run -v 不同的是，dockerfile指令不能挂载主机中指定的⽂件夹。这时为了保证Dockerfile的可移植性，因为不能保证所有的宿主机都有对应的⽂件夹。如果镜像中存在/data⽂件夹，这个⽂件夹中的内容将全部被复制到宿主机上对应⽂件夹中，并且根据容器中的⽂件设置合适的权限和所有者。

注意：在Dockerfile中使⽤VOLUME指令后的代码，如果尝试对这个volume进⾏修改，这些修改都不会⽣效。因为：volume 是独⽴于rootfs的存储，镜像构建过程，每⼀层类似docker commit 提交临时镜像为镜像层，docker commit不会对挂载的volume进⾏保存。

dockerfile挂载案例

案例一

FROM ubuntu
RUN useradd foo
VOLUME /data
# 后面对存储卷的修改都不会生效
RUN touch /data/file
RUN chown -R foo:foo /data

docker build -t test1:v1 -f Dockerfile .
docker run -d -it test1:v1 /bin/bash
//查看挂载点信息
docker inspect 容器ID
//查看宿主机存储卷⽬录
sudo ls 宿主机存储卷⽬录

案例二

由于挂载volume时，/data⽬录已经存在，所以/data中的⽂件以及它们的权限和所有者设置都会被复制到volume中。

FROM ubuntu
RUN useradd foo
RUN mkdir /data && touch /data/file
RUN chown -R foo:foo /data
VOLUME /data

docker build -t test1:v2 -f Dockerfile1 .
docker run -d -it test1:v2 /bin/bash
//查看挂载点信息
docker inspect 容器ID
//查看宿主机存储卷⽬录
sudo ls 宿主机存储卷⽬录

案例三

通过CMD和ENTRYPOINT指令，在容器启动时执⾏挂载点下⽂件的初始化

FROM ubuntu
RUN useradd foo
VOLUME /data
CMD touch /data/file && chown -R foo:foo /data

共享数据卷

在使⽤docker run 或docker create创建新容器时，可以使⽤–volumes-from 标签使得容器与已有容器共享volume。可以使⽤多个–volumes-from标签，使得容器与多个已有容器共享volume。

⼀个容器挂载了⼀个volume，即使这个容器停⽌运⾏，该volume⼈仍然存在，其他容器也可以使⽤–volume-from与这个容器共享volume。

[root@localhost example_vol]# echo $HOME
/root
[root@localhost example_vol]# mkdir $HOME/data
[root@localhost example_vol]# mkdir $HOME/readOnly_data
[root@localhost example_vol]# docker volume create vol_simple1
vol_simple1
[root@localhost example_vol]# docker volume create vol_simple2
vol_simple2
# 运行容器，挂载宿主机目录和创建的数据卷
[root@localhost example_vol]# docker run -d -it -v vol_simple1:/vol_simple1 -v $HOME/data:/data -v $HOME/readOnly_data:/readOnly_data:ro --name share_data ubuntu /bin/bash
[root@localhost example_vol]# docker run -d -it -v vol_simple2:/vol_simple2 --name share_data2 ubuntu /bin/bash# 通过--volumes-from 共享容器share_data和share_data2的数据卷
[root@localhost example_vol]# docker run -d -it --volumes-from share_data --volumes-from share_data2 --name volume_from1 ubuntu /bin/bash
97b43a8a0851450e08737c5c108742e51dc1902a04c798cd5e1fe5a022f894fc
[root@localhost example_vol]# docker run -d -it --volumes-from share_data --volumes-from share_data2 --name volume_from2 ubuntu /bin/bash
472a7e7fd1de6d19fb05c8d87d7f3bc5da6090160e2d4efb00c65ca8acb701da
#docker inspect查看一下。可以看到都挂载了哪些数据卷或者绑定目录
[root@localhost example_vol]# docker inspect 472a7e7fd1de
..."Mounts": [{"Type": "bind","Source": "/root/readOnly_data","Destination": "/readOnly_data","Mode": "","RW": false,"Propagation": "rprivate"},{"Type": "volume","Name": "vol_simple2","Source": "/var/lib/docker/volumes/vol_simple2/_data","Destination": "/vol_simple2","Driver": "local","Mode": "","RW": true,"Propagation": ""},{"Type": "volume","Name": "vol_simple1","Source": "/var/lib/docker/volumes/vol_simple1/_data","Destination": "/vol_simple1","Driver": "local","Mode": "","RW": true,"Propagation": ""},{"Type": "bind","Source": "/root/data","Destination": "/data","Mode": "","RW": true,"Propagation": "rprivate"}],...

删除数据卷

如果创建容器时从容器中挂载了volume，在/var/lib/docker/volumes下会⽣产与volume对应的⽬录（可使⽤docker inspect 命令查看容器信息找到对应的信息）。

使⽤docker rm 删除容器并不会删除与volume对应的⽬录，这些⽬录会占据不必要的存储空间。

删除volume的方式

  • 使⽤docker volume rm <volume_name> 删除数据卷
  • 使⽤docker rm -v <container_name> 删除容器时⼀并删除它挂载的数据卷
  • 在运⾏容器时使⽤docker run --rm 标签会在容器停⽌运⾏时删除容器以及容器所挂载的volume

注意：

  • 在使⽤第⼀种docker volume rm 删除时，只有当没有任何容器使⽤该volume的时候，才能被删除成功

  • 另外两种删除⽅式，只会对挂载在该容器上的未指定名称（匿名的）的volume进⾏删除，⽽会对⽤户指定名称的（具名的）volume进⾏保留

  • 如果volume 是在创建容器时从宿主机中挂载的，⽆论对容器进⾏任何操作都不会导致其在宿主机中被删除，如果不需要这些⽂件，只能⼿动删除。（从宿主机中挂载是指 docker run -v dir:dir 这种模式

备份和迁移数据卷

volume 作为数据的载体，在很多情况下需要对其中的数据进⾏备份、迁移，或是从已有数据恢复。我们最容易想到⼀个备份还原的⽅式，那就是通过inspect 命令查看容器信息，找到对应的数据卷，⼿动打包数据；同样的还原那就是把打包好的数据解压到对应的数据卷。

同时可以采用–volumes-from实现备份和还原

备份

启动另外⼀个临时容器，共享挂载数据容器share_data，同时挂载当前⽬录到容器的/backup。启动容器时执⾏打包命令，将/data挂载点下的数据打包到/backup/data.tar ⽂件中。–rm 表示该容器停⽌后会删除该容器和该容器的数据卷

docker run --rm --volumes-from share_data -v $(pwd):/backup ubuntu tar cvf /backup/data.tar /data
恢复
# 创建需要迁移的目标容器
docker run -d -it --name vol_bck -v /data ubuntu /bin/bash

创建临时容器，通过共享存储的⽅式与⽬标容器共享存储，同时挂载当前⽬录到容器的/backup。启动容器时从backup挂载点下的data.tar 解压⽂件到容器的根⽬录。

docker run --rm --volumes-from vol_bck -v $(pwd):/backup ubuntu tar xvf /backup/data.tar -C /

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