Docker 基础知识 - 使用卷(volume)管理应用程序数据

卷（volumes）是 Docker 容器生产和使用持久化数据的首选机制。绑定挂载（bind mounts）依赖于主机的目录结构，卷（volumes）完全由 Docker 管理。卷与绑定挂载相比有几个优势：

• 卷比绑定挂载更容易备份或迁移。
• 您可以使用 Docker CLI 命令或 Docker API 来管理卷。
• 卷可以在 Linux 和 Windows 容器上工作。
• 卷可以更安全地在多个容器之间共享。
• 卷驱动程序允许您在远程主机或云提供商上存储卷、加密卷的内容或添加其他功能。
• 新卷的内容可以由容器预先填充。（New volumes can have their content pre-populated by a container.）

此外，与将数据持久化到容器的可写层相比，卷通常是更好的选择，因为卷不会增加使用它的容器的大小，而且卷的内容存在于给定容器的生命周期之外。

如果容器生成非持久性状态数据，请考虑使用 tmpfs 挂载（tmpfs mount）以避免将数据永久存储在任何位置，并通过避免写入容器的可写层来提高容器的性能。

卷使用 rprivate 绑定传播，并且绑定传播对于卷是不可配置的。

选择 -v 或 --mount 标记

最初，-v 或 --volume 标记用于独立容器，--mount 标记用于集群服务。但是，从 Docker 17.06 开始，您也可以将 --mount 用于独立容器。通常，--mount 标记表达更加明确和冗长。最大的区别是 -v 语法将所有选项组合在一个字段中，而 --mount 语法将选项分离。下面是每个标记的语法比较。

新用户推荐使用 --mount 语法，它比 --volume 语法更简单。

如果需要指定卷驱动程序选项，则必须使用 --mount。

• -v 或 --volume: 由三个字段组成，以冒号(:)分隔。字段必须按照正确的顺序排列，且每个字段的含义不够直观明显。
  • 对于命名卷，第一个字段是卷的名称，在给定的主机上是惟一的。对于匿名卷，省略第一个字段。
  • 第二个字段是容器中文件或目录挂载的路径。
  • 第三个字段是可选的，是一个逗号分隔的选项列表，比如 ro。这些选项会在本文下面讨论。
• --mount：由多个键-值对组成，以逗号分隔，每个键-值对由一个 <key>=<value> 元组组成。--mount 语法比 -v 或 --volume 更冗长，但是键的顺序并不重要，标记的值也更容易理解。
  • 挂载的类型（type），可以是 bind、volume 或者 tmpfs。本主题讨论卷（volume），因此类型（type）始终为卷（volume）。
  • 挂载的源（source），对于命名卷，这是卷的名称。对于匿名卷，此字段被省略。可以用 source 或者 src 来指定。
  • 目标（destination），将容器中文件或目录挂载的路径作为其值。可以用 destination、dst 或者 target 来指定。
  • readonly 选项（如果存在），则会将绑定挂载以只读形式挂载到容器中。
  • volume-opt 选项，可以被指定多次，接受由选项名及其值组成的键-值对。

从外部 CSV 解析器转义值 如果卷驱动程序接受以逗号分隔的列表作为选项，则必须从外部 CSV 解析器转义该值。要转义 volume-opt, 请使用双引号(")将其括起来，并使用单引号(')将整个挂载参数括起来。 例如，本地(local)驱动程序在参数 o 中接受以逗号分隔的列表作为挂载选项。下面这个例子展示了转义列表的正确写法。 $ docker service create \ --mount 'type=volume,src=<VOLUME-NAME>,dst=<CONTAINER-PATH>,volume-driver=local,volume-opt=type=nfs,volume-opt=device=<nfs-server>:<nfs-path>,"volume-opt=o=addr=<nfs-address>,vers=4,soft,timeo=180,bg,tcp,rw"' --name myservice \ <IMAGE>

下面的示例尽可能同时展示 --mount 和 -v 两种语法，并且先展示 --mount。

§-v 和 --mount 行为之间的差异

与绑定挂载不同，卷的所有选项对于 --mount 和 -v 标记都可用。

当卷与服务一起使用时，只有 --mount 支持。

创建和管理卷

与绑定挂载不同，您可以在任何容器的作用域之外创建和管理卷。

创建一个卷：

$ docker volume create my-vol

卷列表：

$ docker volume ls
# 输出结果：
DRIVER              VOLUME NAME
local               my-vol

检查卷：

$ docker volume inspect my-vol
# 输出结果：
[
    {
        "CreatedAt": "2020-07-04T07:06:47Z",
        "Driver": "local",
        "Labels": {},
        "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/my-vol/_data",
        "Name": "my-vol",
        "Options": {},
        "Scope": "local"
    }
]

删除卷：

$ docker volume rm my-vol

启动一个带有卷的容器

如果您启动一个有尚不存在的卷的容器，Docker 将为您创建这个卷。下面的示例将卷 myvol2 挂载到容器中的 /app/ 中。

下面的 --mount 和 -v 示例会产生相同的结果。除非在运行第一个示例之后删除了 devtest 容器和 myvol2 卷，否则不能同时运行它们。

--mount：

$ docker run -d \
  --name devtest \
  --mount source=myvol2,target=/app \
  nginx:latest

-v：

$ docker run -d \
  --name devtest \
  -v myvol2:/app \
  nginx:latest

使用 docker inspect devtest 验证卷的创建和挂载是否正确。查看 Mounts 部分：

"Mounts": [
    {
        "Type": "volume",
        "Name": "myvol2",
        "Source": "/var/lib/docker/volumes/myvol2/_data",
        "Destination": "/app",
        "Driver": "local",
        "Mode": "",
        "RW": true,
        "Propagation": ""
    }
],

这表明挂载是一个卷，它显示了正确的源和目标，并且挂载是可读写的。

停止容器并删除卷。注意删除卷是一个单独的步骤。

$ docker container stop devtest

$ docker container rm devtest

$ docker volume rm myvol2

§启动带有卷的服务

启动服务并定义卷时，每个服务容器都使用自己的本地卷。 如果使用本地（local）卷驱动程序，则没有任何容器可以共享此数据，但某些卷驱动程序确实支持共享存储。Docker for AWS 和 Docker for Azure 都支持使用 Cloudstor 插件的持久存储。

下面的示例使用四个副本启动 nginx 服务，每个副本使用一个名为 myvol2 的本地卷。

$ docker service create -d \
  --replicas=4 \
  --name devtest-service \
  --mount source=myvol2,target=/app \
  nginx:latest

使用 docker service ps devtest-service 验证服务是否正在运行：

$ docker service ps devtest-service

ID                  NAME                IMAGE               NODE                DESIRED STATE       CURRENT STATE            ERROR               PORTS
4d7oz1j85wwn        devtest-service.1   nginx:latest        moby                Running             Running 14 seconds ago

删除服务，该服务将停止其所有任务：

$ docker service rm devtest-service

删除服务不会删除该服务创建的任何卷。删除卷是一个单独的步骤。

服务的语法差异

docker service create 命令不支持 -v 或 --volume 标记，在将卷挂载到服务的容器中时，必须使用 --mount 标记。

§使用容器填充卷

如果您启动了一个创建新卷的容器，如上所述，并且该容器在要挂载的目录(例如上面的 /app/)中有文件或目录，那么该目录的内容将复制到新卷中。然后容器挂载并使用该卷，使用该卷的其他容器也可以访问预填充的内容。

为了说明这一点，这个例子启动了一个 nginx 容器，并用容器的 /usr/share/nginx/html 目录中的内容填充新的卷 nginx-vol，这个目录是 Nginx 存储默认的 HTML 内容的地方。

下面的 --mount 和 -v 示例具有相同的最终结果。

--mount：

$ docker run -d \
  --name=nginxtest \
  --mount source=nginx-vol,destination=/usr/share/nginx/html \
  nginx:latest

-v：

$ docker run -d \
  --name=nginxtest \
  -v nginx-vol:/usr/share/nginx/html \
  nginx:latest

运行两个示例中的任何一个之后，运行以下命令来清理容器和卷。注意：删除卷是一个单独的步骤。

$ docker container stop nginxtest

$ docker container rm nginxtest

$ docker volume rm nginx-vol

使用只读卷

对于某些开发应用程序，容器需要写入绑定挂载，以便更改传播回 Docker 主机。在其他时候，容器只需要对数据进行读访问。记住，多个容器可以挂载相同的卷，并且可以对其中一些容器以读写方式挂载，而对其他容器以只读方式挂载。

这个示例修改了上面的示例，但是通过在容器内的挂载点之后的选项列表（默认为空）中添加 ro，将目录挂载为只读卷。当有多个选项时，使用逗号分隔它们。

下面 --mount 和 -v 示例有相同的结果。

--mount：

$ docker run -d \
  --name=nginxtest \
  --mount source=nginx-vol,destination=/usr/share/nginx/html,readonly \
  nginx:latest

-v：

$ docker run -d \
  --name=nginxtest \
  -v nginx-vol:/usr/share/nginx/html:ro \
  nginx:latest

使用 docker inspect nginxtest 验证是否正确创建了只读挂载。查看 Mounts 部分：

"Mounts": [
    {
        "Type": "volume",
        "Name": "nginx-vol",
        "Source": "/var/lib/docker/volumes/nginx-vol/_data",
        "Destination": "/usr/share/nginx/html",
        "Driver": "local",
        "Mode": "",
        "RW": false,
        "Propagation": ""
    }
],

停止并删除容器，再删除卷。删除卷是一个单独的步骤。

$ docker container stop nginxtest

$ docker container rm nginxtest

$ docker volume rm nginx-vol

在机器之间共享数据

在构建故障容错的应用程序时，您可能需要配置同一服务的多个副本，以访问相同的文件。

在开发应用程序时，有几种方法可以实现这一点。一种方法是向您的应用程序添加逻辑，在云对象存储系统（如 Amazon S3）上存储文件。另一个方法是使用支持将文件写入外部存储系统（如 NFS 或 Amazon S3）的驱动程序来创建卷。

卷驱动程序使您可以从应用程序逻辑中抽象底层存储系统。例如，如果您的服务使用带有 NFS 驱动程序的卷，那么您可以更新服务以使用其他的驱动程序（例如，将数据存储在云上），而无需更改应用程序逻辑。

使用卷驱动程序

当您使用 docker volume create 创建卷时，或者当您启动使用尚未创建的卷的容器时，可以指定一个卷驱动程序。下面的示例使用 vieux/sshfs 卷驱动程序，首先在创建独立卷时使用，然后在启动创建新卷的容器时使用。

§初始设置

这个示例假定您有两个节点，第一个节点是 Docker 主机，可以使用 SSH 连接到第二个节点。

在 Docker 主机上，安装 vieux/sshfs 插件：

$ docker plugin install --grant-all-permissions vieux/sshfs

§使用卷驱动程序创建卷

本例指定了一个 SSH 密码，但是如果两个主机配置了共享密钥，则可以省略该密码。每个卷驱动程序可能有零个或多个可配置选项，每个选项都使用 -o 标记指定。

$ docker volume create --driver vieux/sshfs \
  -o sshcmd=test@node2:/home/test \
  -o password=testpassword \
  sshvolume

§启动使用卷驱动程序创建卷的容器

本例指定了一个 SSH 密码，但是如果两个主机配置了共享密钥，则可以省略该密码。每个卷驱动程序可能有零个或多个可配置选项。如果卷驱动程序要求您传递选项，则必须使用 --mount 标记挂载卷，而不是使用 -v。

$ docker run -d \
  --name sshfs-container \
  --volume-driver vieux/sshfs \
  --mount src=sshvolume,target=/app,volume-opt=sshcmd=test@node2:/home/test,volume-opt=password=testpassword \
  nginx:latest

§创建创建 NFS 卷的服务

此示例显示如何在创建服务时创建 NFS 卷。本例使用 10.0.0.10 作为 NFS 服务器，使用 /var/docker-nfs 作为 NFS 服务器上的出口目录。请注意，指定的卷驱动程序是 local。

NFSV3

$ docker service create -d \
  --name nfs-service \
  --mount 'type=volume,source=nfsvolume,target=/app,volume-driver=local,volume-opt=type=nfs,volume-opt=device=:/var/docker-nfs,volume-opt=o=addr=10.0.0.10' \
  nginx:latest

NFSV4

docker service create -d \
    --name nfs-service \
    --mount 'type=volume,source=nfsvolume,target=/app,volume-driver=local,volume-opt=type=nfs,volume-opt=device=:/var/docker-nfs,"volume-opt=o=10.0.0.10,rw,nfsvers=4,async"' \
    nginx:latest

备份、还原或迁移数据卷

卷对于备份、还原和迁移非常有用。使用 --volumes-from 标记创建一个挂载该卷的新容器。

§备份容器

例如，创建一个名为 dbstore 的新容器：

$ docker run -v /dbdata --name dbstore ubuntu /bin/bash

然后在下一条命令中，我们：

• 启动一个新容器并从 dbstore 容器挂载卷
• 挂载一个本地主机目录作为 /backup
• 传递一个命令，将 /dbdata 卷的内容压缩到目录 /backup 中的 backup.tar 文件。

$ docker run --rm --volumes-from dbstore -v $(pwd):/backup ubuntu tar cvf /backup/backup.tar /dbdata

当命令完成且容器停止时，我们留下了 /dbdata 卷的一个备份。

§从备份中还原容器

使用刚刚创建的备份，您可以将其还原到同一个容器，或者其他地方创建的容器。

例如，创建一个名为 dbstore2 的新容器：

$ docker run -v /dbdata --name dbstore2 ubuntu /bin/bash

然后在新容器的数据卷中解压备份文件：

$ docker run --rm --volumes-from dbstore2 -v $(pwd):/backup ubuntu bash -c "cd /dbdata && tar xvf /backup/backup.tar --strip 1"

您可以使用上述技术，使用您喜欢的工具自动执行备份、迁移和还原测试。

删除卷

当删除容器后，Docker 数据卷仍然存在。有两种类型的卷需要考虑：

• 命名卷具有来自容器外部的特定源，例如 awesome:/bar。
• 匿名卷没有特定的源，因此当容器被删除时，通知 Docker 引擎守护进程删除它们。

§删除匿名卷

要自动删除匿名卷，请使用 --rm 选项。例如，这个命令创建一个匿名的 /foo 卷。当容器被删除时，Docker 引擎会删除 /foo 卷，但不会删除 awesome 卷。

$ docker run --rm -v /foo -v awesome:/bar busybox top

§删除所有卷

要删除所有未使用的卷并释放空间，请执行以下操作：

$ docker volume prune