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。
- 挂载的类型(
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
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