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开发

容器（3）：docker最佳实践指南——数据卷volume的管理

使用docker的最佳方法——如何管理容器使用的数据卷volume

缘起

这是介绍docker容器的第三篇文章。本系列文章链接如下：

前两篇文章分别介绍了容器的基本概念和使用方法，以及使用容器的最佳实践方式。

之前的两篇文章中没有着重介绍数据卷（volume）的相关问题，但数据卷的管理其实是容器使用和管理中非常重要的一部分。通常来说，容器中的数据是临时的，当容器停止或删除时，容器中的数据也会被删除。这一机制使得容器非常轻量级，用户不用担心容器中的数据会占用过多的存储空间。

但在实际使用容器来部署某些服务时，我们可能需要将容器中的某些数据持久化，即使容器停止或删除，这些数据也不会丢失。例如之前的文章《使用Chevereto-free搭建私人图床》中，我们介绍了如何搭建私有图床，这时我们就需要将Chevereto中的图片数据持久化到宿主机上，以便在容器停止或删除后，仍然可以访问这些图片。或者将来我们将docker迁移到其他机器上时，也可以将这些数据迁移过去。

数据卷是Docker中用于持久化数据的机制，可以将容器中的数据保存到宿主机上，或者在多个容器之间共享数据。

前提

  • 已安装Docker和docker-compose
  • 了解Docker的基本概念和基本用法
  • 使用docker-compose管理容器（如果你没有使用docker-compose管理容器，也不想使用docker-compose管理容器，那么本篇文章仅供参考）

数据卷（volume）简介

数据卷（volume）是Docker中用于持久化数据的机制，可以将容器中的数据保存到宿主机上，或者在多个容器之间共享数据。数据卷可以在容器之间共享，也可以在宿主机和容器之间共享。 数据卷的使用可以避免容器停止或删除时，容器中的数据被删除的问题。数据卷的使用可以提高容器的性能，因为数据卷是直接挂载到宿主机上的，而不是通过网络访问宿主机上的数据。

当使用docker-compose来管理容器时，我们可以在docker-compose.yml文件中使用volumes字段来定义数据卷及其使用方式。

一般来说，docker中的数据卷有以下几种类型：

  • 命名卷（named volume）：命名卷是Docker中最常用的数据卷类型，可以在多个容器之间共享数据。命名卷的名称是唯一的，可以通过名称来访问数据卷。命名卷的数据存储在宿主机上的/var/lib/docker/volumes目录下。 在docker-compose中使用命名卷时，可以在docker-compose.yml文件中使用volumes字段来定义命名卷，例如：

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    version: '3'
services:
  app:
    image: nginx
    volumes:
      - my_volume:/usr/share/nginx/html
volumes:
  my_volume:

    注意，命名卷在services中定义之后，还必须在volumes字段中定义。

  • 绑定挂载（bind mount）：绑定挂载是将宿主机上的目录挂载到容器中，可以在宿主机和容器之间共享数据。绑定挂载的数据存储在宿主机上的指定目录下。 在docker-compose中使用绑定挂载时，可以在docker-compose.yml文件中使用volumes字段来定义绑定挂载，例如：

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    version: '3'
services:
  app:
    image: nginx
    volumes:
      - ./data:/usr/share/nginx/html

    上述配置将宿主机上的./data目录挂载到容器中的/usr/share/nginx/html目录下。

    绑定挂载还有一类特殊的用法，叫做只读挂载（read-only mount），只读挂载是将宿主机上的目录以只读的方式挂载到容器中，可以在容器中读取数据，但不能修改数据。只读挂载通常用于读取宿主机上一些特定的数据，例如系统时区文件、SSL证书等。 在docker-compose中使用只读挂载时，可以在docker-compose.yml文件中使用volumes字段来定义只读挂载，例如：

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    version: '3'
services:
  app:
    image: nginx
    volumes:
      - /etc/localtime:/etc/localtime:ro

    上述配置将宿主机上的/etc/localtime文件以只读的方式挂载到容器中的/etc/localtime文件下。这样容器中的时区就和宿主机一致了。

  • tmpfs挂载：tmpfs挂载是将宿主机上的内存挂载到容器中，可以在容器中使用内存作为数据存储。tmpfs挂载的数据存储在宿主机的内存中，容器停止或删除时，数据会丢失。 在docker-compose中使用tmpfs挂载时，可以在docker-compose.yml文件中使用volumes字段来定义tmpfs挂载，例如：

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    version: '3'
services:
  app:
    image: nginx
    volumes:
      - /tmp:/usr/share/nginx/html:tmpfs

    注意，tmpfs挂载的语法和绑定挂载的语法类似，但在路径后面加上:tmpfs来表示使用tmpfs挂载。

  • 匿名卷（anonymous volume）：匿名卷是Docker中不常用的数据卷类型，匿名卷没有名称，可以在多个容器之间共享数据。匿名卷的数据存储在宿主机上的/var/lib/docker/volumes目录下。 在docker-compose中使用匿名卷时，可以在docker-compose.yml文件中使用volumes字段来定义匿名卷，例如：

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    version: '3'
services:
  app:
    image: nginx
    volumes:
      - /usr/share/nginx/html

    上述配置将容器中的/usr/share/nginx/html目录挂载到宿主机上的匿名卷中。

docker容器中数据卷使用的最佳实践

在docker中使用数据卷可以很灵活，但也容易出现一些问题，例如数据卷的权限问题、数据卷的备份和恢复等。因此在使用数据卷时，我们最好遵循一些原则：

理解数据卷用途

当创建一个数据卷时，我们应该明白这个数据卷的用途是什么。我们可以将数据卷分为以下几类：

  • 应用数据卷：存储应用程序的数据，例如数据库、缓存等。
  • 配置数据卷：存储应用程序的配置文件，例如nginx、apache等。
  • 日志数据卷：存储应用程序的日志文件，例如nginx、apache等。
  • 临时数据卷：存储临时文件，例如上传的文件、缓存文件等。
  • 共享数据卷：存储多个容器之间共享的数据，例如nginx和php-fpm之间共享的数据。

将数据卷分类

根据数据卷的用途，确定数据卷的挂载类型。一般来说，我们应该这样分类：

  • 应用数据卷：使用命名卷或绑定挂载。
  • 配置数据卷：使用绑定挂载。
  • 日志数据卷：使用绑定挂载。
  • 临时数据卷：使用tmpfs挂载。
  • 共享数据卷：使用命名卷或绑定挂载。

统一管理数据卷

这里的统一管理包含几个不同的方面：

  1. 同一个应用程序的数据卷，需要使用绑定挂载的，应该统一挂载到同一个目录下，或者跟数据卷在docker中的路径保持一致。例如 
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    version: '3'
services:
  app:
    image: nextcloud
    volumes:
      - /media/user/docker_data/nextcloud/app/config:/var/www/html/config
      - /media/user/docker_data/nextcloud/app/custom_apps:/var/www/html/custom_apps
      - /media/user/docker_data/nextcloud/app/data:/var/www/html/data
      - /media/user/docker_data/nextcloud/app/themes:/var/www/html/themes
    我们可以将所有的nextcloud的数据卷都挂载到/media/user/docker_data/nextcloud/app目录下，这样我们就可以很方便地管理这些数据卷了。
  2. 对于不同的应用程序，我们也应该尽量将它们的数据卷统一放到同一个目录下，例如/media/user/docker_data，这样我们就可以很方便地管理这些数据卷了。
  3. 对于某些重要的数据卷，可以将其与普通的数据卷分开，并存放到稳定性更高的存储介质上，例如RAID阵列等。例如上面的nextcloud数据卷，其中最重要的数据卷是/var/www/html/data，我们可以将其放到RAID阵列上，例如RAID阵列挂载在/media/user/raid，就可以这样定义数据卷： 
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    version: '3'
services:
  app:
    image: nextcloud
    volumes:
    - /media/user/raid/nextcloud/app/data:/var/www/html/data
    这样我们就可以将数据存放在RAID阵列上了。

备份重要数据卷

对于重要的数据卷，我们应该定期备份数据卷中的数据，以防止数据丢失。我们可以使用docker cp命令将数据卷中的数据复制到宿主机上，或者使用docker volume export命令将数据卷导出为tar文件。在更新、迁移或者升级容器前，我们也应该备份数据卷中的数据，以防止数据丢失。

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docker cp <container_id>:/path/to/data /path/to/backup

或者

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docker volume export <volume_name> > backup.tar

定期清理无用数据卷

在使用docker时，我们可能会创建一些临时的数据卷，这些数据卷在使用完后就不再需要了。我们应该定期清理这些无用的数据卷，以释放存储空间。我们可以使用docker volume prune命令来删除所有未使用的数据卷。

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 docker volume prune
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