docker持久化存储和卷间状态共享(笔记)
本章介绍
- 存储卷的介绍
- 存储卷的两种类型
- 宿主机好额容器之间如何共享数据
- 容器之间如何共享数据
- 存储卷的声明周期
- 存储卷之间的数据管理和控制模式
就像在容器中运行数据库程序一样，你可以将这个软件打包在镜像中，当启动容器时，它将会初始化一个空数据库。当其他程序接入该数据库并存入数据，这些数据要如何才能保存下来呢？是以容器中一个文件的形式吗？当你暂停一个容器或者删除这个容器，这些数据要怎么办？如果你想要升级数据库程序，这些数据怎么搬迁？一组不同的Web应用程序运行在不同的容器中，为了让它们的日志文件保存在容器之外，你准备把他们写到哪儿去呢？你将如何取得这些日志来排除故障呢？如何让其他程序(比如日志摘要工具)来访问这些文件呢？这些问题的答案就涉及存储卷的使用。
一、存储卷的简介
一个主机或容器的目录树是由一组挂载点创建而成，这些挂载点描述了如何能构建出一个或多个文件系统。存储卷是容器目录树上的挂载点，其中一部分主机目录树已经被挂载了。大多数人只熟悉一点点文件系统和挂载点，很少对其进行定制。比起任何其他Docker话题，存储卷会更难一点。这与对挂载点的缺乏了解有关。
docker如果没有存储卷会发生什么呢？
Docker用户会受限于Union文件系统，仅提供镜像挂载。如下图所示容器中运行着一个程序，正写数据到文件中。第一个文件写入到根文件系统。操作系统控制根文件系统将改变的部分装入Union文件系统的顶层。第二个文件则写入到已经挂载于容器目录树/data中。改动会通过存储卷直接影响到主机文件系统上。
虽然Union文件系统适用于构建和分享镜像，但对于持久化或共享数据而言，并不是理想的办法。存储卷填补了这些用例，并在容器化系统涉及中发挥了关键作用。
1.1 存储卷提供容器无关的数据管理方式
从语义上来说，存储卷是一个数据分割和共享的工具，有一个与容器无关的范围或声明周期。这使得存储卷成为了容器化系统设计中关于文件分享或写入最重要的一部分。数据示例根据其范围或者接入容器方式的不同，分成以下几种：
- 数据软件与数据库中的数据
- web应用程序苏与日志数据
- web数据处理应用程序的输入和输出数据
- web服务器与静态内容
- 产品与支持工具
存储卷可以分离关注点，并为架构组件创建模块化。这种模块化设计帮助你更轻松地了解、构建、支持和重用大型系统的部件。
二、存储卷的类型
每一个存储卷就是容器目录树的挂载点在主机目录树中的位置，但不同的是存储卷类型在主机的位置是不同的。
- 绑定挂载存储卷；
- 管理存储卷。
管理存储卷使用由Docker守护进程控制的位置，被称为Docker管理空间。存储卷类型图示如下：
每种存储卷类型都有优缺点。需要根据具体实际使用情况选择使用。
2.1 绑定挂载卷
绑定挂在卷是一种存储卷，指向主机文件系统上用户指定的位置。绑定挂载卷在主机提供的文件或目录需要挂载到容器目录的特定位置时，非常有用。
优点：
如果你想将数据分享给运行在容器外的京城，比如主机系统组件，绑定卷是非常有用的。
如果你想将主机数据通过已知的主机目录分享给容器中运行的特定程序，绑定卷也管用。
缺点：
使用绑定挂载卷的一个问题就是它们将可移植容器绑定到特定主机的文件系统，无法跨主机移植。
创造了与其他容器发生冲突的机会。
绑定挂载卷比较适合需要使用特殊挂载点的工作站或机器。最好在通用平台或硬件池避免这类特定的绑定。
[root@192.168.0.155]$~:>docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
docker.io/nginx latest 71c43202b8ac 4 days ago 109 MB
docker.io/centos latest 5182e96772bf 3 weeks ago 200 MB
docker.io/tutum/centos latest 99a633ad346f 2 years ago 297 MB
[root@192.168.0.155]$~:>docker run -d --name bmweb
> -v ~/example-docs:/usr/local/nginx/htdocs
> -p 80:80
> nginx:latest
869c499fb412874dde2c210ec4e7ff316cf5748d49f83a269ffb91543ab8582f
[root@192.168.0.155]$~:>docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
869c499fb412 nginx:latest "nginx -g 'daemon ..." 6 seconds ago Up 4 seconds 0.0.0.0:80->80/tcp bmweb
注意：
使用-v选项和位置映射来创建绑定挂载卷。该映射以冒号分割(这是Linux命令行工具的常见风格)。映射键(冒号之前的路径)是主机文件系统上的一个绝对路径，该键值(冒号后的路径)是容器中挂载的目标存储位置。你必须使用绝对路径执行该位置。
这个示例展示了存储卷的一个重要属性或特征。当你在一个容器文件系统挂载存储卷，它取代了镜像在该位置提供的内容。这种行为是后面将讨论多态容器模式的基础。
假设你想确保web服务器不能更改此卷的内容?
Docker提供了一种机制将挂载卷和存储卷设为只读权限，你可以通过在存储卷映射规则后追加：ro来完成。
[root@192.168.0.155]$~:>docker run -d --name bmweb -v ~/example-docs:/usr/local/nginx/htdocs:ro -p 80:80 nginx:latest
8bd9eaddd73f4142760ec10d504a55508cea98824f9fac03418a3afa5bcdb462
[root@192.168.0.155]$~:>
2.2 Docker管理卷
管理卷不同于绑定挂载卷，这是因为Docker守护进程会在主机文件系统中创建存储卷，并由Docker管理。
使用管理卷是一种在文件系统特定位置解耦卷的方法。当你执行docker run使用-v选项(或--volume)，只要指定容器目录树中的挂载点，管理卷即可创建。
$ docker run -it --name container-test -h CONTAINER -v /data debian /bin/bash
root@CONTAINER:/# ls /data
root@CONTAINER:/#
上面的命令会将/data挂载到容器中，并绕过联合文件系统，我们可以在主机上直接操作该目录。任何在该镜像/data路径的文件将会被复制到Volume。我们可以使用docker inspect命令找到Volume在主机上的存储位置：
$ docker inspect -f {{.Volumes}} container-test
你会看到类似的输出：
map[/data:/var/lib/docker/vfs/dir/cde167197ccc3e138a14f1a4f...b32cec92e79059437a9]
这说明Docker把在/var/lib/docker下的某个目录挂载到了容器内的/data目录下。让我们从主机上添加文件到此文件夹下：
$ sudo touch /var/lib/docker/vfs/dir/cde167197ccc3e13814f...b32ce9059437a9/test-file