資料卷的相關命令

資料卷背景

在介紹VOLUME指令之前，我們來看下如下場景需求：

1）容器是基於映象建立的，最後的容器檔案系統包括映象的只讀層+可寫層，容器中的程式操作的資料持久化都是儲存在容器的可寫層上。一旦容器刪除後，這些資料就沒了，除非我們人工備份下來（或者基於容器建立新的映象）。能否可以讓容器程式持久化的資料儲存在主機上呢？這樣即使容器刪除了，資料還在。

2）當我們在開發一個web應用時，開發環境是在主機本地，但執行測試環境是放在docker容器上。

這樣的話，我在主機上修改檔案（如html，js等）後，需要再同步到容器中。這顯然比較麻煩。

3）多個容器執行一組相關聯的服務，如果他們要共享一些資料怎麼辦？

對於這些問題，我們當然能想到各種解決方案。而docker本身提供了一種機制，可以將主機上的某個目錄與容器的某個目錄（稱為掛載點、或者叫卷）關聯起來，容器上的掛載點下的內容就是主機的這個目錄下的內容，這類似linux系統下mount的機制。 這樣的話，我們修改主機上該目錄的內容時，不需要同步容器，對容器來說是立即生效的。 掛載點可以讓多個容器共享。

在日常的docker使用情況中，我們可能有這樣的一些需求：

1. 是否可以在宿主機上，不啟動容器，便能夠直接訪問甚至修改容器中的某些檔案？
2. 容器與容器之間是否可以資料共享？
3. 可以使容器中的某些資料不隨著容器的刪除而隨之刪除嗎？

   在Docker中提供了資料卷（Volume）機制，通過它可以完美地解決上述的問題。資料卷是一個可供一個或多個容器使用的特殊目錄，它繞過 UFS，並且有一些有用的特性。

   資料卷有以下的一些有用的特性:

4. 資料卷可以在容器之間共享和重用
5. 對資料卷的修改會立馬生效
6. 對資料卷的更新，不會影響映象
7. 資料卷的生命週期獨立於容器的生命週期，它預設會一直存在，即使容器被刪除。

   資料卷的實現原理

   在介紹資料卷的原理之前，我們先介紹Linux的掛載與特殊的"繫結掛載"。

   在Linux中，掛載通常是指將一個裝置（通常是儲存裝置，例如光碟、U盤或者某個分割槽等）作為掛載點，掛載到某個目錄上去。在Linux中，如果想要訪問儲存裝置中的檔案，那麼必須先將儲存裝置掛載到Linux檔案系統的某個目錄上，然後才能通過訪問這個目錄來訪問儲存裝置。

   "繫結掛載"是一種特殊的掛載方式，首先它與掛載不同，"繫結掛載"是將一個目錄掛載到另外一個目錄上。然後繫結掛載後的兩個目錄會在內容上保持完全一致，也就是說，對其中一個目錄做出修改，也相當於對另外一個目錄看做出了同樣的修改。我們可以通過以下連結加深一下繫結掛載的理解：http://www.codeweblog.com/%E5%85%B3%E4%BA%8Emount-bind%E7%9A%84%E7%90%86%E8%A7%A3

   而Docker的資料卷機制其實是通過Linux系統的"繫結掛載"實現的。資料卷volume的本質是在容器的建立過程中，將宿主機的一個指定目錄（"資料卷"的內容將會儲存在宿主機的這個目錄）掛載到容器中某個目錄（容器的這個目錄也稱之為"掛載點"），而這裡用到掛載方法就是"繫結掛載"。

   從資料卷的原理看資料卷的應用場景

   由於在容器的建立過程中，可以一個宿主機的指定目錄"繫結掛載"到指定容器的某個目錄。而且"繫結掛載"之後容器內的目錄會和宿主機的指定目錄始終保持完全一致，所以上面的應用場景就很容易實現了。

   如果想要不啟動容器，就訪問或者修改容器中的某個目錄，只需要建立一個資料卷，然後將資料卷掛載到容器的該目錄即可了。由於資料卷的內容會和容器中該目錄的內容始終保持一致，那麼就可以訪問或者修改"資料卷"其實也就是訪問或修改"容器的對應目錄"了。

   同理，如果想要實現容器間資料的共享，只要把"資料卷"掛載到不同容器的某個目錄就行了，這樣不同容器的指定目錄的內容就會保持完全一致了。

   容器在刪除的時候，只會將容器對應的可寫層刪除掉，而不會將"資料卷"刪除掉。所以如果想在容器中刪除時，某些資料能夠保留下來，那麼只需事先將"資料卷"掛載到容器的某個目錄，然後將需要保留的資料複製到該目錄中就可以了。這樣這些資料就不會隨著容器的刪除而隨之刪除，它會保留在"資料卷"之中了。

    

   建立一個資料卷

   建立一個名為vo1的資料卷，並將該資料卷掛載到container1容器的/dir1目錄。

   相關知識

   在閱讀相關知識之前，請先閱讀背景知識對資料卷有一定的瞭解。如果您能夠看明白資料卷的原理，那麼我相信接下來的學習會非常地輕鬆。如果看不懂也沒有關係，讓我們在學習中慢慢地加深理解。希望學習完這個實訓，能讓你對資料卷有一個全新的理解。

   建立一個資料卷

   Docker1.9版本以後，docker提供了一條新的命令：docker volume，用來建立、檢視、刪除資料卷。而傳統的docker run -v建立一個資料卷的方式也仍然保留了下來。

   可以使用docker volume create建立一個資料卷，並指定資料卷的名字，如下所示：下面這條命令將建立了一個名為vo1的資料卷。

   (1)docker volume create --name vo1

   除此以外，還可以在建立新容器的時候，通過新增-v標籤建立一個資料卷，如下所示：下面這條命令基於ubuntu進行建立並啟動了一個容器，然後建立了一個"隨機名字"的volume，並掛載到容器的/data目錄。

   (2)docker run -itd -v /data ubuntu /bin/bash

   當然也可以在建立新容器的時候，指定資料卷的名字，如下所示：這個命令就建立了一個名為vo2的資料卷，並掛載到了容器的/data目錄。

   (3)docker run -itd -v vo2:/data ubuntu /bin/bash

   之前我們說過，"資料卷"的內容會儲存在宿主機的一個指定的目錄上，預設情況下，在建立資料卷時，會在宿主機中的/var/lib/docker/volume/下建立一個以"資料卷名"為名的目錄，並將資料卷的內容儲存在該目錄下的/_data目錄下（也就是將資料卷的內容儲存在/var/lib/docker/volume/資料卷名/_data/中）。

   在日常的工作中，我們一般不會用第一種方式來建立一個資料卷，因為一個沒有被容器使用的資料卷顯然意義是不大的。如果需要指定資料卷的名字，用第三種方式來建立就比較好了。

   前面說過，資料卷的內容會與容器的掛載點內容完全保持一致，大家可以在右側命令列進行，加深對繫結掛載的理解。

   任務要求

   本關的程式設計任務是補全step1/createvolume.sh指令碼檔案的內容，要求實現建立一個資料卷。具體要求如下：

• 建立一個名為vo1的資料卷，並將該資料卷掛載到container1容器的/dir1目錄。

  本關涉及的程式碼檔案step1/createvolume.sh的程式碼框架如下：

  #!/bin/bash

  #建立一個名為vo1的資料卷，並將該資料卷掛載到container1容器的/dir1目錄。

  #********** Begin *********#

   

  docker run --name container1 -itd -v vo1:/dir1 ubuntu /bin/bash

   

  詳細介紹

  一、通過docker run命令

  1、執行命令：docker run --name test -it -v /home/xqh/myimage:/data ubuntu /bin/bash

  其中的 -v 標記 在容器中設定了一個掛載點 /data（就是容器中的一個目錄），並將主機上的 /home/xqh/myimage 目錄中的內容關聯到 /data下。

  這樣在容器中對/data目錄下的操作，還是在主機上對/home/xqh/myimage的操作，都是完全實時同步的，因為這兩個目錄實際都是指向主機目錄。

  2、執行命令：docker run --name test1 -it -v /data ubuntu /bin/bash

  上面-v的標記只設定了容器的掛載點，並沒有指定關聯的主機目錄。這時docker會自動繫結主機上的一個目錄。通過docker inspect 命令可以檢視到。

  

  xqh@ubuntu:~/myimage$ docker inspect test1

  [

  {

  "Id": "1fd6c2c4bc545163d8c5c5b02d60052ea41900a781a82c20a8f02059cb82c30c",

  .............................

  "Mounts": [

  {

  "Name": "0ab0aaf0d6ef391cb68b72bd8c43216a8f8ae9205f0ae941ef16ebe32dc9fc01",

  "Source": "/var/lib/docker/volumes/0ab0aaf0d6ef391cb68b72bd8c43216a8f8ae9205f0ae941ef16ebe32dc9fc01/_data",

  "Destination": "/data",

  "Driver": "local",

  "Mode": "",

  "RW": true

  }

  ],

  ...........................

  

  上面 Mounts下的每條資訊記錄了容器上一個掛載點的資訊，"Destination" 值是容器的掛載點，"Source"值是對應的主機目錄。

  可以看出這種方式對應的主機目錄是自動建立的，其目的不是讓在主機上修改，而是讓多個容器共享。

  二、通過dockerfile建立掛載點

  上面介紹的通過docker run命令的-v標識建立的掛載點只能對建立的容器有效。

  通過dockerfile的 VOLUME 指令可以在映象中建立掛載點，這樣只要通過該映象建立的容器都有了掛載點。

  還有一個區別是，通過 VOLUME 指令建立的掛載點，無法指定主機上對應的目錄，是自動生成的。

  #test

  FROM ubuntu

  MAINTAINER hello1

  VOLUME ["/data1","/data2"]

  上面的dockfile檔案通過VOLUME指令指定了兩個掛載點 /data1 和 /data2.

  我們通過docker inspect 檢視通過該dockerfile建立的映象生成的容器，可以看到如下資訊

     

  

  "Mounts": [

  {

  "Name": "d411f6b8f17f4418629d4e5a1ab69679dee369b39e13bb68bed77aa4a0d12d21",

  "Source": "/var/lib/docker/volumes/d411f6b8f17f4418629d4e5a1ab69679dee369b39e13bb68bed77aa4a0d12d21/_data",

  "Destination": "/data1",

  "Driver": "local",

  "Mode": "",

  "RW": true

  },

  {

  "Name": "6d3badcf47c4ac5955deda6f6ae56f4aaf1037a871275f46220c14ebd762fc36",

  "Source": "/var/lib/docker/volumes/6d3badcf47c4ac5955deda6f6ae56f4aaf1037a871275f46220c14ebd762fc36/_data",

  "Destination": "/data2",

  "Driver": "local",

  "Mode": "",

  "RW": true

  }

  ],

  

  可以看到兩個掛載點的資訊。

  三、容器共享卷（掛載點）

  docker run --name test1 -it myimage /bin/bash

  上面命令中的 myimage是用前面的dockerfile檔案構建的映象。 這樣容器test1就有了 /data1 和 /data2兩個掛載點。

  下面我們建立另一個容器可以和test1共享 /data1 和 /data2卷 ，這是在 docker run中使用 --volumes-from標記，如：

  可以是來源不同映象，如：

  docker run --name test2 -it --volumes-from test1  ubuntu  /bin/bash

  也可以是同一映象，如：

  docker run --name test3 -it --volumes-from test1  myimage  /bin/bash

  上面的三個容器 test1 , test2 , test3 均有 /data1 和 /data2 兩個目錄，且目錄中內容是共享的，任何一個容器修改了內容，別的容器都能獲取到。

     

  四、最佳實踐：資料容器

  如果多個容器需要共享資料（如持久化資料庫、配置檔案或者資料檔案等），可以考慮建立一個特定的資料容器，該容器有1個或多個卷。

  其它容器通過--volumes-from 來共享這個資料容器的卷。

  因為容器的卷本質上對應主機上的目錄，所以這個資料容器也不需要啟動。

  如： docker run --name dbdata myimage echo "data container"

     

  說明：有個卷，容器之間的資料共享比較方便，但也有很多問題需要解決，如許可權控制、資料的備份、卷的刪除等。這些內容後續文章介紹。

  五、特別說明

  掛載宿主機目錄

  當然使用者也可以指定宿主機具體目錄作為資料卷的內容，掛載到容器的"掛載點"。如下所示：下面將宿主機的/host/dir掛載到了容器的/container/dir目錄。

1. docker run --name vocotainer1 -v /host/dir:/container/dir ubuntu
   							

   但是需要注意的是，宿主機的目錄和容器的目錄必須使用絕對路徑。如果宿主機不存在/host/dir目錄，則會建立一個空資料夾。在/host/dir下的所有檔案和資料夾都可以在容器中在/container/dir下被訪問。如果映象中本來就存在/container/dir資料夾，那麼該資料夾下所有內容都會被刪除，保證與宿主機中資料夾一致。

   同時建立多個資料卷

   當然在掛載的時候也可以同時建立多個資料卷，例如下面的命令就建立了兩個資料卷：
   docker run --name vocotainer2 -v co2vo1:/data -v co21vo2:/dir1 ubuntu。同理一次指定多個宿主機的目錄掛載到容器中也是可行的。

   與其他容器共享資料卷(--volumes-from)

   在使用docker run建立並啟動一個新容器時，也可以使用--volumes-from標籤使容器與已有的容器共享資料卷。

   如下所示，下面的命令建立了一個名為vocotainer3的容器，並與vocontainer1共享資料卷。因為vocontainer1的掛載點在/container/dir上，所以如果vocotainer3的掛載點也將會是/container/dir。

2. docker run --name vocotainer3 -- volumes-from vocontainer1 ubuntu
   							

   通常如果有一些檔案如果需要被多個容器共享，一種常見的做法就是建立一個資料容器（該容器僅僅用來共享資料而不做其他用途），其他容器與之共享資料卷。

   檢視資料卷

   想象一下這樣的場景，假設事先執行了docker run -v /data --name vocontainer1 ubuntu,由於-v標籤沒有指定"資料卷名"，那麼為資料卷會隨機生成一個"資料卷名"。那我們如何知道vocontainer1對應的資料卷名是什麼呢？？

   本關任務是學習檢視一個資料卷的資訊，要求學習者參照示例，輸出容器container1建立的資料卷的名字。

   相關知識

   檢視資料卷的具體資訊

   在Docker中可以通過docker inspect檢視容器、映象、資料卷等的具體資訊，為了區分，所以最好指定具體型別為容器。通過--type引數可以指定具體型別，而--type container就是宣告具體型別為容器。

   執行docker inspect --type container vocontainer1，執行結果如下所示（已經省略很多無關資訊）
   

   從上圖中我們可以瞭解到，vocontainer1的資料卷名為b892ce74e55fe1672ec0af69b93661384bbb8334922e1a47c42b122b5885cf0e，資料卷的內容儲存在/var/lib/docker/volumes/b892ce74e55fe1672ec0af69b93661384bbb8334922e1a47c42b122b5885cf0e/_data中，掛載點為/data。資料卷內容可讀寫。

   僅檢視資料卷的名字

   當然如果僅僅只想檢視容器對應的volumeName可以通過以下命令獲得，其中--format用來解析docker inspect輸出的json串，具體在這就不展開了。有興趣的同學可以深入研究。

3. docker inspect --type container --format='{{range .Mounts}}{{.Name}}{{end}}' containerName|containerId
   							

   例如，如果我想檢視vocontainer1的資料卷名字，我可以執行以下命令：

4. docker inspect --type container --format='{{range .Mounts}}{{.Name}}{{end}}' vocontainer1
   							

   任務要求

   本關的程式設計任務是補全step3/infovolume.sh指令碼檔案的內容，要求實現檢視一個資料卷的資訊。具體要求如下：

• 輸出容器container1建立的資料卷的名字

  本關涉及的程式碼檔案step3/infovolume.sh的程式碼框架如下：

  #建立一個容器，並建立一個隨機名字的資料卷掛載到容器的/data目錄

  docker run --name container1 -v /data ubuntu

  #輸出容器container1建立的資料卷的名字

  #********** Begin *********#

  docker inspect --type container --format='{{range .Mounts}}{{.Name}}{{end}}' container1

  #********** End **********#

   

  刪除資料卷

  資料卷是被設計用來持久化資料的，它的生命週期獨立於容器，如果在建立容器時掛載了資料卷，執行docker rm刪除容器時，並不會自動地將容器對應的資料卷刪除掉。在Docker中也不存在垃圾回收這樣的機制來處理沒有任何容器引用的資料卷。

  本關的任務是學習刪除資料卷，要求學習這參照示例，將container1容器對應的資料卷刪除掉。

  相關知識

  刪除資料卷的三種方式

  第一種方式：docker volume rm volumeName

  如果知道想要刪除的資料卷的名字，那麼可以直接使用這種方式去刪除一個資料卷，但是隻會嘗試地去刪除資料卷，如果該資料卷還被容器使用，那麼將刪除不成功，但是如果這個資料卷已經不被任何容器所使用了，那麼資料卷將會被刪除。

  第二種方式：docker rm -v containerId|containerName

  在刪除容器時如果想要將容器對應的資料卷也同時刪除掉，可以使用指定-v標籤，但是值得注意的是，這種方法也只會嘗試地去刪除容器對應的資料卷，如果該資料卷還被其他容器使用，那麼將刪除不成功，但是如果這個資料卷已經不被任何其他容器所使用了，那麼資料卷將會被刪除。

  如果是docker run -v /data --name container1 ubuntu建立的資料卷（沒有顯示指定資料卷名），如果該資料卷沒有被其他任何容器使用，那麼在使用docker rm -v container1嘗試刪除container1容器以及對應的資料卷時，會把資料卷刪除掉。

  但是如果用docker run -v vo1:/data --name container1 ubuntu建立的資料卷（顯示指定資料卷名），也就是建立時指定了"資料卷名"，那麼在使用docker rm -v container1嘗試刪除容器以及對應的資料卷時，不會將資料卷刪除，只是解除了資料卷和容器的聯絡。如果要刪除資料卷，還得在上述基礎上，繼續使用docker volume rm vo1。

  第三種方式：在建立容器時指定--rm標籤

  如果在建立容器時指定了--rm標籤，那麼在容器處於"終止狀態"時就會刪除容器以及嘗試刪除容器所對應的資料卷。當然在刪除容器對應的資料卷時，如果沒有指定了資料卷名，那麼將刪除對應的資料卷。如果指定了資料卷名，也只是解除了資料卷和容器的聯絡，真正要刪除，還得執行docker volume rm

  刪除無用的資料卷

  在我們的工作中難免在刪除容器時忘記刪除了資料卷，當然我們可以通過docker volume rm一條條地嘗試的去刪除。但是docker提供了更加簡便的方法。也就是:docker volume prune，如果執行這條命令，那麼會將所有沒有被容器使用的資料卷刪除掉。

  docker volume prune

  任務要求

  本關的程式設計任務是補全step4/rmvolume.sh指令碼檔案的內容，要求實現刪除一個資料卷。具體要求如下：

• 將container1容器對應的資料卷刪除掉。

  本關涉及的程式碼檔案step4/rmvolume.sh的程式碼框架如下：

  #!/bin/bash

  #建立一個名為container1的容器，建立一個資料卷掛載到容器的/data目錄

  docker run -v vo4:/data --name container1 ubuntu

  #刪除container1對應的資料卷

  #********** Begin *********#

  docker rm -v container1

  docker volume rm vo4

   

  #********** End **********#

   

  備份與恢復資料卷

  備份一個資料卷

  首先建立一個容器vocontainer1，並建立了一個名為db1的資料卷，將資料卷掛在到容器的/dbdate目錄

1. docker run -v db1:/dbdate --name vocontainer1 ubuntu
   							

   下面開始備份一個資料卷。首先進入一個空白目錄，使用--volumes-from建立一個新容器，這樣新容器與dbcontainer1容器共享dbdata掛載目錄，同時把主機上的當前目錄掛載到容器的 /backup 目錄。命令如下：

2. docker run --volumes-from dbcontainer1 -v $(pwd):/backup ubuntu tar -cvf /backup/backup.tar /dbdata
   							

   容器啟動後，使用了tar 命令來將 dbdata目錄壓縮，並儲存在 /backup/backup.tar檔案中，由於主機的當前目錄掛載在容器的/backup目錄下，而繫結掛載的兩個目錄的內容完全保持一致，所以相當於將dbcontainer1資料卷的內容壓縮後備份到了宿主機的當前目錄了。

   恢復一個資料卷

   假設一不小心名為db1的資料卷給刪除掉了，可以這麼恢復：

   首先建立一個帶有空資料卷的容器dbcontainer2，掛載目錄為/dbdata,資料卷名為db1。命令如下所示：

3. docker run -v db1:/dbdata --name dbcontainer2 ubuntu /bin/bash
   							

   然後進入之前儲存backup.tar的宿主機目錄，在該目錄下執行下面命令，該命令建立一個新容器，新容器與dbcontainer2容器共享dbdata掛載目錄，同時將主機的當前目錄掛載的容器的/backup中。

4. docker run --volumes-from dbcontainer2 -v $(pwd):/backup busybox tar -xvf /backup/backup.tar -C /dbdata
   							

   啟動容器時，使用tar命令將資料卷的備份檔案backup.tar解壓到/dbdata目錄，由於該容器與dbcontainer2容器共享一個資料卷，也就相當於將backup.tar解壓到了dbcontainer2的/dbdata目錄。
   又因為dbcontainer2將名為db1的資料卷掛載到了/dbdata上，所以實質上就將db1的資料卷內容完全恢復了！

   任務要求

   本關的程式設計任務是補全step5/reback.sh指令碼檔案的內容，要求實現備份和恢復資料卷。具體要求如下：

• 將名為vo1的資料卷備份
• 使用備份檔案恢復vo1資料卷

  本關涉及的程式碼檔案step5/reback.sh的程式碼框架如下：

   

  #!/bin/bash

  # 建立一個vo1的資料卷，並在資料卷中新增1.txt檔案

  docker run --name vocontainer1 -v vo1:/dir1 ubuntu touch /dir1/1.txt

  #1.將vo1資料卷的資料備份到宿主機的/newback中,將容器的/backup路徑掛載上去，並將容器內/dir1資料夾打包至/backup/backup.tar

  #********** Begin *********#

  docker run --volumes-from vocontainer1 -v /newback:/backup ubuntu tar -cvf /backup/backup.tar /dir1

   

  #********** End **********#

  #刪除所有的容器以及它使用的資料卷

  docker rm -vf $(docker ps -aq)

  docker volume rm vo1

  #在次建立一個vo1的資料卷

  docker run -itd --name vocontainer2 -v vo1:/dir1 ubuntu /bin/bash

  #2.將儲存在宿主機中備份檔案的資料恢復到vocontainer2的/中

  #********** Begin *********#

  docker run --volumes-from vocontainer2 -v /newback:/backup ubuntu tar -xvf /backup/backup.tar -C /

   

   

  #********** End **********#