容器技術之Docker數據卷

　　前一篇隨筆中咱們瞭解了docker的網絡相關說明，回顧請參考http://www.javashuo.com/article/p-upglxrrl-hs.html；今天咱們來聊一聊docker的數據管理相關說明；

　　在前面的博客中咱們有強調過docker的鏡像是分層構建的，把鏡像啓動爲容器後，docker會加載只讀層鏡像並在鏡像最頂層添加一個讀寫層；咱們還說過該讀寫層不屬於鏡像屬於容器；若是該容器宕掉了，那麼隨之鏡像最頂層的讀寫層也隨之消失；那麼問題來了，若是以前運行的容器，在宕掉前在可寫層生成的數據怎麼保存下來呢？爲了解決這個問題，咱們先來看看docker的COW機制吧；

 

 　　如上圖所示，docker鏡像是分層構建的，在最下面一層的數據到第二層或更高層有相同數據時，在上面一層的數據就會覆蓋下面一層相同的數據；從而使得在上面一層和下面一層相同的數據只會存在一份，不一樣的數據都會存在；一樣的道理，docker鏡像經過層層鏡像構建，在docker鏡像最頂層看到的數據就應該是下面若干層重疊之後，相同的數據在最上層只會看到一份，而其餘數據則是由下面若干層不一樣數據的疊加構成；在運行層容器時，容器內部看到的數據就是全部層鏡像不一樣數據的集合和相同數據留一份的結果；若是運行過程當中容器修改了現有文件，那麼該文件就從讀寫層下面去複製一份到讀寫層，該文件的原來在只讀層的文件仍是存在，只是已經被讀寫層把該文件的副本隱藏了，這就叫docker的寫時複製（cow）機制；

　　從上面的信息咱們瞭解到docker容器在產生數據是在可寫層，在修改數據時，會把原來的數據從原來只讀層複製到可寫層，從而隱藏原來的只讀層的，可是隻讀層的數據還在；因此容器刪除後，咱們修改的數據不會保存到鏡像，而是隨容器的刪除而刪除；關閉並重啓容器對於數據不受什麼影響；咱們如今有沒有一種辦法讓讀寫層的數據保存起來，即使容器被刪除後數據還依然可存在呢？

　　先來講說nfs數據共享吧；nfs共享是經過把一個目錄經過網絡的形式掛載到另一個目錄；從而實現往一個目錄寫數據時，就至關於把數據寫到遠端的目錄的文件中；在docker容器中咱們把這種相似的方式叫作卷；所謂卷就是容器上的一個或多個目錄，此類目錄可繞過聯合文件系統，與宿主機上的某目錄產生關聯關係（綁定，相似nfs裏的掛載）；volume於容器初始化之時就會建立，由base image提供的卷中的數據會在此期間完成複製；volume的初衷是獨立於容器的生命週期實現數據持久化，所以刪除容器時，既不會刪除卷，也不會對那些沒有被引用的卷做垃圾回收操做；

　　卷爲docker提供了獨立於容器的數據管理機制；咱們能夠把鏡像想象成靜態文件，例如程序，把卷類比成動態內容，好比數據，因而鏡像能夠複用，而卷能夠共享；卷實現了程序（鏡像）和數據（卷）的分離；實現了容器之間的數據共享和複用，使得容器間傳遞數據變得高效方便；對數據卷內數據的修改會立馬生效，不管是在容器中修改仍是在本地操做；docker有兩種類型的卷，每種類型都在容器中存在一個掛載點，但其在宿主機上的位置有所不一樣而已；bind mount volume這種卷是由用戶指定目錄把存儲上的一個目錄掛載到容器內部的某個目錄；docekr-managed volume這種卷是docker本身管理的卷，一般表現形式上把宿主機上的/var/lib/docker/vfs/dir/某個卷的ID 掛載到容器內部某個目錄下；

　　示例：在的docker容器中使用docker-managed 類型的volume

[root@node1 ~]# docker run --name m2 -it --rm  -v /mydata linux1874/myimg:v0.1 /bin/sh  
/ # ls /
bin     dev     etc     home    mydata  proc    root    sys     tmp     usr     var
/ # cd /mydata/
/mydata # ls
/mydata # [root@node1 ~]# docker container inspect m2 -f {{.Mounts}}        
[{volume 65db95bc3010530381e2bcc20fdd216329a502527e17a1e70c1cb7f6e2d2a422 /var/lib/docker/volumes/65db95bc3010530381e2bcc20fdd216329a502527e17a1e70c1cb7f6e2d2a422/_data /mydata local  true }]
[root@node1 ~]# ll /var/lib/docker/volumes/65db95bc3010530381e2bcc20fdd216329a502527e17a1e70c1cb7f6e2d2a422/_data 
total 0
[root@node1 ~]# echo "hello world" > /var/lib/docker/volumes/65db95bc3010530381e2bcc20fdd216329a502527e17a1e70c1cb7f6e2d2a422/_data/aa.txt
[root@node1 ~]# cat /var/lib/docker/volumes/65db95bc3010530381e2bcc20fdd216329a502527e17a1e70c1cb7f6e2d2a422/_data/aa.txt
hello world
[root@node1 ~]# docker attach m2
/mydata # ls
aa.txt
/mydata # cat aa.txt 
hello world
/mydata # 

　　提示：-v只指定了一個目錄表示指定容器內部的目錄，它會經過docker daemon 自動在宿主機上生成掛載目錄；像這種方式的掛載就叫作docker -managed類型的數據卷；從上面的信息能夠看到咱們能夠用docker container inspect -f {{.Mounts}} 容器名稱，來查看容器的卷、標識符以及掛載點主機目錄信息；咱們在生成的掛載目錄下建立一個aa.txt的文件，而後在容器裏/mydata裏可以看到該文件和文件內容；

　　測試：咱們把容器停掉看看數據卷是否會被刪除呢？

[root@node1 ~]# cat /var/lib/docker/volumes/65db95bc3010530381e2bcc20fdd216329a502527e17a1e70c1cb7f6e2d2a422/_data/aa.txt
hello world
[root@node1 ~]# docker attach m2
/mydata # ls
aa.txt
/mydata # cat aa.txt 
hello world
/mydata # exit
[root@node1 ~]# 
[root@node1 ~]# docker ps 
CONTAINER ID        IMAGE                  COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
33c6f135eb86        linux1874/myimg:v0.1   "/bin/sh -c '/bin/ht…"   20 minutes ago      Up 20 minutes                           m1
[root@node1 ~]# cat /var/lib/docker/volumes/65db95bc3010530381e2bcc20fdd216329a502527e17a1e70c1cb7f6e2d2a422/_data/aa.txt
cat: /var/lib/docker/volumes/65db95bc3010530381e2bcc20fdd216329a502527e17a1e70c1cb7f6e2d2a422/_data/aa.txt: No such file or directory
[root@node1 ~]#

　　提示：在運行容器時若是使用了--rm選項，但容器停掉之後，對應掛載點數據卷會隨之刪除；

　　測試：運行容器不使用--rm選項，看看容器停掉後，是否還會刪除數據卷？

[root@node1 ~]# docker run --name m2 -v /mydata -it linux1874/myimg:v0.1 /bin/sh
/ # ls /
bin     dev     etc     home    mydata  proc    root    sys     tmp     usr     var
/ # cd mydata/
/mydata # ls
/mydata # [root@node1 ~]# docker container inspect -f {{.Mounts}} m2
[{volume 28c477840d926c2fc33ebfacd607b84cfd5a272d279e1f966a65b7cb2f1d9a2e /var/lib/docker/volumes/28c477840d926c2fc33ebfacd607b84cfd5a272d279e1f966a65b7cb2f1d9a2e/_data /mydata local  true }]
[root@node1 ~]# cd /var/lib/docker/volumes/28c477840d926c2fc33ebfacd607b84cfd5a272d279e1f966a65b7cb2f1d9a2e/_data
[root@node1 _data]# ls
[root@node1 _data]# echo "hello tom" > aa.txt
[root@node1 _data]# cat aa.txt
hello tom
[root@node1 _data]# docker attach m2
/mydata # ls
aa.txt
/mydata # cat aa.txt 
hello tom
/mydata # exit
[root@node1 _data]#docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                  COMMAND                  CREATED              STATUS                     PORTS               NAMES
e6560584d41e        linux1874/myimg:v0.1   "/bin/sh"                About a minute ago   Exited (0) 9 seconds ago                       m2
33c6f135eb86        linux1874/myimg:v0.1   "/bin/sh -c '/bin/ht…"   32 minutes ago       Up 32 minutes                                  m1
[root@node1 _data]# docker container rm m2
m2
[root@node1 _data]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                  COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
33c6f135eb86        linux1874/myimg:v0.1   "/bin/sh -c '/bin/ht…"   35 minutes ago      Up 35 minutes                           m1
[root@node1 _data]# cd 
[root@node1 ~]# cd -
/var/lib/docker/volumes/28c477840d926c2fc33ebfacd607b84cfd5a272d279e1f966a65b7cb2f1d9a2e/_data
[root@node1 _data]# ls
aa.txt
[root@node1 _data]# cat aa.txt 
hello tom
[root@node1 _data]# 

　　提示：在不使用--rm選項運行容器，容器中止後刪除容器，對於數據卷是不會被刪除的；

　　示例：在docker容器中使用bind-mount 類型volume

[root@node1 ~]# mkdir /hostdir/v1 -p
[root@node1 ~]# docker run --name m3 -it -v /hostdir/v1/:/mydata linux1874/myimg:v0.1 /bin/sh
/ # ls /
bin     dev     etc     home    mydata  proc    root    sys     tmp     usr     var
/ # cd /mydata/
/mydata # ls
/mydata # [root@node1 ~]# docker container inspect -f {{.Mounts}} m3
[{bind  /hostdir/v1 /mydata   true rprivate}]
[root@node1 ~]# cd /hostdir/v1/
[root@node1 v1]# ls
[root@node1 v1]# echo "hello jerry" > aa.sh
[root@node1 v1]# cat aa.sh 
hello jerry
[root@node1 v1]# docker attach m3
/mydata # ls
aa.sh
/mydata # cat aa.sh 
hello jerry
/mydata # exit
[root@node1 v1]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                  COMMAND                  CREATED              STATUS                     PORTS               NAMES
62ddbdc11a62        linux1874/myimg:v0.1   "/bin/sh"                About a minute ago   Exited (0) 4 seconds ago                       m3
33c6f135eb86        linux1874/myimg:v0.1   "/bin/sh -c '/bin/ht…"   41 minutes ago       Up 41 minutes                                  m1
[root@node1 v1]# docker container rm m3
m3
[root@node1 v1]# cd
[root@node1 ~]# cd -
/hostdir/v1
[root@node1 v1]# ls
aa.sh
[root@node1 v1]# cat aa.sh 
hello jerry
[root@node1 v1]# 

　　提示：-v指定宿主機目錄：容器目錄表示把宿主機目錄掛載到容器的某個目錄；容器裏的目錄能夠是不存在的目錄，它會自動建立；這種數據卷咱們叫作bind-mount類型的數據卷；一般表現形式就是用戶本身定義把宿主機的那個目錄看成數據卷掛載到容器裏的某個目錄；和上面同樣咱們在宿主機上的對應目錄下建立文件，在容器對應目錄是能夠正常訪問到該文件的；-v可以使用屢次來指定不一樣的數據卷掛載關係；一般bind-mount類型的卷用的比較多；

　　示例：多個容器的卷使用同一宿主機目錄

[root@node1 ~]# ll /hostdir/v1/aa.sh 
-rw-r--r-- 1 root root 12 May 24 13:59 /hostdir/v1/aa.sh
[root@node1 ~]# cat /hostdir/v1/aa.sh
hello jerry
[root@node1 ~]#  docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
[root@node1 ~]# docker run --name m1 -d -v /hostdir/v1/:/var/www/web/html linux1874/myimg:v0.1
9eb3287e4007f0656b1f099aac9504724307679ac41689774059388a96d75cf0
[root@node1 ~]# docker container inspect -f {{.Mounts}} m1
[{bind  /hostdir/v1 /var/www/web/html   true rprivate}]
[root@node1 ~]# docker container inspect -f {{.NetworkSettings.IPAddress}} m1      
172.17.0.2
[root@node1 ~]# curl http://172.17.0.2
<HTML><HEAD><TITLE>404 Not Found</TITLE></HEAD>
<BODY><H1>404 Not Found</H1>
The requested URL was not found
</BODY></HTML>
[root@node1 ~]# curl http://172.17.0.2/aa.sh
hello jerry
[root@node1 ~]# docker run --name m2 -d -v /hostdir/v1/:/var/www/web/html linux1874/myimg:v0.1
ff877e29d10c55b355b5270218d486894958880058e2eb7bef9bdd1c7c531f0f
[root@node1 ~]# docker container inspect -f {{.Mounts}} m2
[{bind  /hostdir/v1 /var/www/web/html   true rprivate}]
[root@node1 ~]# docker container inspect -f {{.NetworkSettings.IPAddress}} m2
172.17.0.3
[root@node1 ~]# curl http://172.17.0.3
<HTML><HEAD><TITLE>404 Not Found</TITLE></HEAD>
<BODY><H1>404 Not Found</H1>
The requested URL was not found
</BODY></HTML>
[root@node1 ~]# curl http://172.17.0.3/aa.sh
hello jerry
[root@node1 ~]#

　　提示：數據卷掛載到容器會覆蓋容器原有文件；這個同mount掛載沒有本質的不一樣；從上面信息能夠看到aa.sh就把原有的index.html給覆蓋了；除了以上方式指定掛載同一宿主機目錄外，咱們還可使用--volumes-from選項來指定從那個容器裏複製數據掛載到本容器；以下

[root@node1 ~]# docker run --name m3 -d --volumes-from m1 linux1874/myimg:v0.1
61a1fbdc9c559a594870dc1e2bbf505a4eb588fc03e5ab50233b55b907beb9b0
[root@node1 ~]# docker container inspect -f {{.Mounts}} m3
[{bind  /hostdir/v1 /var/www/web/html   true rprivate}]
[root@node1 ~]# docker container inspect -f {{.NetworkSettings.IPAddress}} m3 
172.17.0.4
[root@node1 ~]# curl http://172.17.0.4/aa.sh
hello jerry
[root@node1 ~]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
linux1874/myimg     v0.1                e408b1c6e04f        38 hours ago        1.22MB
busybox             latest              78096d0a5478        10 days ago         1.22MB
centos              7                   b5b4d78bc90c        2 weeks ago         203MB
nginx               stable-alpine       ab94f84cc474        4 weeks ago         21.3MB
[root@node1 ~]# docker run --name c1 -it --volumes-from m1 centos:7 /bin/sh
sh-4.2# ls /
anaconda-post.log  dev  home  lib64  mnt  proc  run   srv  tmp  var
bin                etc  lib   media  opt  root  sbin  sys  usr
sh-4.2# cat /var/www/web/html/aa.sh 
hello jerry
sh-4.2#

　　示例：以只讀方式掛載數據卷

[root@node1 ~]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
[root@node1 ~]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
linux1874/myimg     v0.1                e408b1c6e04f        38 hours ago        1.22MB
busybox             latest              78096d0a5478        10 days ago         1.22MB
centos              7                   b5b4d78bc90c        2 weeks ago         203MB
nginx               stable-alpine       ab94f84cc474        4 weeks ago         21.3MB
[root@node1 ~]# docker run --name c1 -it -v /hostdir/v1/:/mydata:ro centos:7 /bin/sh
sh-4.2# ls /
anaconda-post.log  dev  home  lib64  mnt     opt   root  sbin  sys  usr
bin                etc  lib   media  mydata  proc  run   srv   tmp  var
sh-4.2# cd mydata/
sh-4.2# ls
aa.sh
sh-4.2# echo "hello tom" > aa.sh 
sh: aa.sh: Read-only file system
sh-4.2# exit
exit
[root@node1 ~]# docker run --name c2 -it -v /hostdir/v1/:/mydata centos:7 /bin/sh
sh-4.2# cd /mydata/
sh-4.2# ls
aa.sh
sh-4.2# echo "hello tom" > aa.sh 
sh-4.2# cat aa.sh 
hello tom
sh-4.2# exit
exit
[root@node1 ~]# 

　　提示：咱們掛載數據卷不指定權限默認是rw，以讀寫方式掛載；指定權限爲ro（只讀）掛載數據卷後，在容器內部就不能修改數據卷裏的文件內容了；

　　示例：利用容器備份另外一容器的數據

[root@node1 ~]# ll /hostdir/v1/
total 4
-rw-r--r-- 1 root root 10 May 24 14:42 aa.sh
[root@node1 ~]# echo "hello world" > /hostdir/v1/bb.sh
[root@node1 ~]# echo "hello world,hello tom" > /hostdir/v1/cc.sh  
[root@node1 ~]# ls /hostdir/v1/
aa.sh  bb.sh  cc.sh
[root@node1 ~]# docker run --name m1 -d -v /hostdir/v1/:/var/www/web/html linux1874/myimg:v0.1
5959e832c01f68c24e2542138a95eb7bfeabcb7608b070ef1b536c625ddfd612
[root@node1 ~]# docker run --name c1 --volumes-from m1 -v $(pwd):/backup centos:7 tar cvf /backup/backup.tar.gz /var/www/web/html
tar: Removing leading `/' from member names
/var/www/web/html/
/var/www/web/html/aa.sh
/var/www/web/html/bb.sh
/var/www/web/html/cc.sh
[root@node1 ~]# ls
backup.tar.gz
[root@node1 ~]# tar xf backup.tar.gz 
[root@node1 ~]# ls
backup.tar.gz  var
[root@node1 ~]# cd var/www/web/html/
[root@node1 html]# ls
aa.sh  bb.sh  cc.sh
[root@node1 html]# cat aa.sh bb.sh cc.sh 
hello tom
hello world
hello world,hello tom
[root@node1 html]# 

　　提示：解釋下上面利用容器備份另外一容器裏的數據；首先經過--volumes-from來克隆m1的數據卷，而後在經過-v來指定把當前路徑掛載到容器內部的/backup目錄下，而後經過啓動容器執行tar cvf /backup/backup.tar.gz /var/www/web/html來把容器裏的/var/www/web/html的文件打包到/backup/backup.tar.gz（容器內部的目錄）；可以在當前目錄看到打包的文件緣由是由於咱們把當前路徑掛載到容器裏的/backup目錄，因此咱們在當前宿主機目錄可以看到打包好的文件；

　　示例：利用容器恢復剛纔打包的數據文件

　　首先運行一個容器

[root@node1 ~]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                  COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
5959e832c01f        linux1874/myimg:v0.1   "/bin/sh -c '/bin/ht…"   15 minutes ago      Up 15 minutes                           m1
[root@node1 ~]# docker run --name m2 -it -v /var/www/web/html linux1874/myimg:v0.1 /bin/sh
/ # ls /var/www/web/html/
index.html
/ # [root@node1 ~]#

　　而後在來一容器克隆以前容器的數據卷，經過掛載當前目錄爲數據卷，在執執行 tar xf命令來解包

[root@node1 ~]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                  COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
6462f22e0d7f        linux1874/myimg:v0.1   "/bin/sh"                2 minutes ago       Up 2 minutes                            m2
5959e832c01f        linux1874/myimg:v0.1   "/bin/sh -c '/bin/ht…"   22 minutes ago      Up 21 minutes                           m1
[root@node1 ~]# docker run --name c2 --volumes-from m2 -v $(pwd):/backup centos:7 tar xf /backup/backup.tar.gz
[root@node1 ~]# docker attach m2
/ # ls
bin   dev   etc   home  proc  root  sys   tmp   usr   var
/ # ls /var/www/web/html/
aa.sh       bb.sh       cc.sh       index.html
/ # cd /var/www/web/html/
/var/www/web/html # cat aa.sh bb.sh cc.sh 
hello tom
hello world
hello world,hello tom
/var/www/web/html # 

　　提示：以上命令的思想是運行容器C2 把m2的數據卷掛載先克隆到c2上，而後經過掛載當前宿主機目錄到容器的/backup，而後再執行解包操做便可；這裏還須要注意一點，若是容器的工做目錄不是根目錄或者是其餘特殊目錄，解壓命令能夠經過-C來指定解壓到那個目錄；