数据卷（容器数据管理）

数据卷（容器数据管理）

在不使用数据卷的情况下，修改 Nginx 的 HTML 页面时，需要进入 Nginx 容器内部操作，且容器内部没有编辑器，导致文件修改十分麻烦。

这就是 容器与数据（容器内文件）耦合 带来的问题：一旦需要修改容器内的文件，必须进入容器进行操作，不仅效率低下，还可能引发配置混乱。

要解决这个问题，必须将数据与容器解耦，这就需要使用 Docker 数据卷。通过将 Nginx 的静态资源（如 HTML 文件）挂载到宿主机的一个目录上，所有文件的修改都可以直接在宿主机上完成，无需进入容器内部操作。容器重启或更新也不会影响这些数据，这种方式既保持了容器的独立性，又简化了开发和运维过程。

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1. 数据卷是什么

数据卷（Volume） 是 Docker 提供的一种机制，用于在容器和宿主机之间共享和持久化数据。它可以将容器内的文件或目录映射到宿主机的某个目录中，从而实现数据的持久化，即使容器被删除，数据依然会保存。此外，数据卷也可以被多个容器共享。

当我们在使用数据卷时，实际上是在将容器中的某个目录挂载到宿主机上的某个目录，让容器和宿主机共享同一个数据存储位置。

假设有一个 Web 应用容器，它需要将用户上传的文件保存在容器中的 /usr/share/nginx/html 目录下。为了持久保存这些文件，可以使用 Docker 数据卷挂载，而不指定宿主机目录。数据卷会由 Docker 管理，即使容器被删除，数据也会保留。

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docker run -v html:/usr/share/nginx/html ...
  • **-v html:/usr/share/nginx/html**：将名为 html 的 Docker 数据卷挂载到容器的
  • /usr/share/nginx/html 目录。如果数据卷 html 不存在，Docker 会自动创建它。

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执行 docker run -v html:/usr/share/nginx/html 条命令时，Docker 会将容器内的路径 /usr/share/nginx/html 挂载到 html 的数据卷上，这个数据卷会存储在宿主机的某个目录中，具体存储路径由 Docker 自动管理。

要查看这个数据卷在宿主机上的真实存储路径，使用命令：

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docker volume inspect html

这个命令会输出数据卷的详细信息，包括它在宿主机上的实际存储路径。输出中会有一个类似于 Mountpoint 的字段，这就是该数据卷在宿主机上的实际存储位置。例如：

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[
    {
        "Name": "html",
        "Driver": "local",
        "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/html/_data",
        ...
    }
]

在这个例子中，数据卷 html 的实际存储路径为宿主机的 /var/lib/docker/volumes/html/_data 目录。即使容器被删除，挂载在这个数据卷上的文件仍然保存在这个路径中。

2. 数据卷操作命令

数据卷操作的基本语法docker volume [COMMAND]，根据COMMAND的不同执行不一样的指令。

  • create：创建一个新的数据卷。
  • inspect：显示一个或多个数据卷的详细信息。
  • ls：列出所有已创建的数据卷。
  • prune：删除所有未使用的数据卷，释放空间。
  • rm：删除一个或多个指定的数据卷。

2.1 创建数据卷

  • docker volume create 目录名称

例：创建一个html的数据卷。

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docker volume create html
{70BD92FF-012C-4E13-AE72-CA247697940C}

可以在创建容器的时候直接由docker创建数据卷，挂载数据卷。

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docker run --name mn -v html:/usr/share/nginx/html -p 80:80 -d nginx

2.2 查看数据卷

2.2.1 查看所有数据卷

  • docker volume ls

例：

{9A626326-03D1-4E92-A1AD-AD9907A21CB4}

2.2.2 查看数据卷详情

  • docker volume inspect 目录

例：查看html目录详情。

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docker volume inspect html
{9C64F672-59EE-402D-BE6F-F5090193A6E1}

创建的html数据卷关联的宿主机目录为/var/lib/docker/volumes/html/_data目录。

2.3 删除数据卷

2.3.1 删除指定数据卷

  • docker volume rm 数据卷

例：删除html数据卷。

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docker volume rm html
{E6DDB3E4-E318-4719-884D-6DCA6E08CAE4}

2.3.2 删除所有未使用的数据卷

  • docker volume prune

例：

{3FFCCE4C-97F3-499C-AD99-2C08DEF0F8F3}

3. 目录挂载

目录挂载（Bind Mount）是 Docker 中的一种机制，用于将宿主机上的具体目录手动的挂载到容器内的目录。这种方式允许容器访问和操作宿主机上的文件系统，实现文件和数据在宿主机和容器之间的共享。

用户手动指定宿主机的绝对路径和容器内的路径进行绑定。宿主机的目录必须是现有的，Docker 不会自动创建宿主机的目录。

3.1 目录挂载和数据卷挂载的相同点

  1. 持久化数据：两者都可以用于持久化容器中的数据。即使容器被删除或停止，数据依然保存在宿主机上，可以被新启动的容器再次使用。
  2. 共享数据：两者都能让多个容器共享相同的数据。当两个或多个容器使用同样的挂载点（数据卷或宿主机目录），它们可以同时访问和修改这些数据。
  3. 读写方式：在容器内，它们都表现为标准的文件目录，应用程序可以像操作本地文件系统一样读写数据。

3.2 目录挂载和数据卷挂载的区别

特性 目录挂载（Bind Mount） 数据卷挂载（Volume）
创建方式 需要手动指定宿主机上的目录路径。 Docker 自动管理，路径由 Docker 决定。
管理方式 宿主机目录完全由用户管理。 数据卷由 Docker 管理，包括其存储位置和生命周期。
使用命令 docker run -v /host/path:/container/path docker run -v volume_name:/container/path
宿主机依赖 强烈依赖宿主机的目录结构，如果宿主机上的目录不存在，Docker 会报错。 宿主机路径与具体的目录结构无关，Docker 会自动创建数据卷。
性能 在某些平台（如 Linux），性能没有显著差异。 数据卷通常在 Docker 上有较好的性能优化。
可移植性 由于绑定到宿主机的具体路径，跨平台或跨主机使用时可能出现问题。 数据卷是 Docker 自己管理的，具备更高的可移植性。
备份与恢复 手动管理备份和恢复，需要直接访问宿主机上的目录。 Docker 提供了专门的命令来备份和恢复数据卷。
访问权限 宿主机上的目录权限直接影响容器访问该目录的能力。 数据卷由 Docker 管理，权限相对独立，安全性更好。

3.3 示例

  • 目录挂载：

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    docker run -v /data/uploads:/usr/share/nginx/html nginx
    • 容器的 /usr/share/nginx/html 目录与宿主机上的 /data/uploads 目录挂载在一起，数据实际存储在 /data/uploads，用户可以直接在宿主机上操作这些文件。

  • 数据卷挂载：

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    docker run -v html:/usr/share/nginx/html nginx
    • 这里创建了一个名为 html 的数据卷，并将它挂载到容器的 /usr/share/nginx/html 目录，数据由 Docker 存储在宿主机上某个默认路径（如 /var/lib/docker/volumes），但不需要用户手动管理。

3.4 选用场景

  1. 目录挂载适合：

    • 需要直接访问宿主机上的目录（如配置文件、日志文件等）。
    • 需要将特定的宿主机目录与容器同步，例如开发环境中修改代码后立即生效。

  2. 数据卷挂载适合：

    • 希望由 Docker 管理数据的生命周期，不需要关心宿主机的具体路径。
    • 希望在容器之间共享数据或跨主机（使用 Docker Swarm 或 Kubernetes）使用数据。
    • 更高的可移植性和性能优化需求。