Docker数据管理---Volumes数据卷管理

学习目标：掌握Volumes数据卷的使用
1.3.1 Docker数据存储机制
使用Docker时，我们操作的都是镜像和由镜像生成的容器，所以想要更好地了解Docker内部的数据存储机制，就必须从镜像、容器与数据存储的关系出发。
Docker镜像是通过读取Dockerfile文件中的指令构建的，Dockerfile中的每条指令都会创建一个镜像层，并且每层都是只读的，这一系列的镜像层就构成了Docker镜像。接下来以一个Dockerfile文件为例进行说明，
FROM ubuntu:16.04
COPY ./app
RUN make /app
CMD python /app/app.py
这个Dockerfile文件包含了4条指令，每条指令会创建一个镜像层，其中每一层与前一层有所不同，并且是层层叠加的。通过镜像构建容器时，会在镜像层上增加一个容器层（即可写层），所有对容器的更改都会写入容器层，这也是Docker默认的数据存储方式。
由于所有的容器都是通过镜像构建的，所以每个容器有各自的容器层，对于容器数据的更改就会保存在各自的容器层中。也就是说，由同一个镜像构建的多个容器，它们会拥有相同的底部镜像层，而拥有不同的容器层，多个容器可以访问相同的镜像层，并且有自己独立的数据状态。
1.3.2Docker数据存储方式
（1）当容器不再运行时，容器中的数据无法持久化保存，如果另一个进程需要这些数据，那么将很难从容器中获取数据。
（2）容器层与正在运行的主机紧密耦合，不能轻易地移动数据。
（3）容器层需要一个存储驱动程序来管理文件系统，存储驱动程序提供了一个使用Linux内核的联合文件系统，这种额外的抽象化降低了性能。
所以我们使用一种叫做Docker volume数据外部挂载的机制进行数据管理。
下面用一张图来展示数据卷、绑定挂载和tmpfs挂载之间的差异，如下图所示

—volumes:存储在主机文件系统中（在Linux系统下是存在于/var/lib/Docker/volumes/目录）并由Docker管理，非Docker进程无法修改文件系统的这个部分。
—bind mounts:可以存储在主机系统的任意位置，甚至可能是重要的系统文件或目录，在Docker主机或容器上的非Docker进程可以对他们进行任意修改。
—tmpfs mounts:只存在主机系统的内存中，并没有写入到主机的文件系统中。
1.3.3 Volumes数据卷管理
1.3.3.1 Volumes数据卷的优势
虽然Docker数据外部挂载机制提供了三种数据管理方式，但在实际应用中，用到更多的是Volumes和Bind mounts这两种数据管理方式。这两种数据管理方式中，Volumes完全由Docker管理的，是官方相对推荐的数据管理方式；而Bind mounts则要依赖与主机的目录结构。
与Bind mounts（绑定挂载）相比，Volumes(数据卷)有以下几个优势。
—数据卷比绑定挂载更容易备份和迁移。
—可以使用Docker CLI指令或Docker API来管理数据卷。
—在Linux和Windows容器上都可以使用数据卷
—在多个容器之间可以更安全的共享数据卷
—数据卷驱动器允许在远程主机或云提供商上存储数据卷，并且加密数据卷的内容或添加其他功能。
—个新数据卷的内容可以由一个容器预填充。
此外，在容器的可写层中，数据卷通常是持久化数据更好的选择，因为使用数据卷并不会增加使用容器的大小，而且数据卷的内容存在于给定容器的生命周期之外。如果我们的容器生成了非持久状态的数据，那么可以考虑使用tmpfs mounts(tmpfs挂载)，因为它可以避免永久存储数据，以及写入容器的可写层时增加容器的负担。
1.3.3.2 Volumes数据卷使用
下面小编以数据卷为例来演示Docker如何进行数据管理
1.创建并管理数据卷
（1）创建数据卷
在Docker主机终端，通过对docker volume create指令创建一个名为my-vol的数据卷
#docker volume create my-vol
(2)查看数据卷
使用docker vvolume ls指令查看本地数据卷列表。
#docker volume ls

从上图中可以看出，新创建的my-vol数据卷已经显示在本地Docker机器上，这说明数据卷创建成功。
（3）核查数据卷
使用docker volume inspect指令查看指定数据卷详情。
#docker volume inspect my-vol #显示my-vol的数据卷的详细信息

（4）删除数据卷
#docker volume rm my-vol

2.启动容器并加载数据卷
（1）查看本机容器和数据卷
#docker ps -a #查看本地Docker机器上的容器
#docker volume ls #查看本地Docker机器上的数据卷

从上图中可以看出，目前本地Docker主机上没有任何容器和数据卷。为了避免后续示例演示的干扰，如果机器上已经存在容器和数据卷，最好将已存在的容器和数据卷删除。
（2）确认查看本机Docker文件系统中的容器和数据卷
首先在Docker主机终端中将普通用户切换到root用户，然后进入“/var/lib/docker”目录，即Docker默认在本机上的文件系统目录，查看信息，

从上图可以看出，本地Docker机器的文件系统中包含了两个重要的文件目录，分别为containers和volumes,这两个文件目录就是用于存放用户创建的容器和数据卷的。因为前面已经确认Docker机器上没有任何容器和数据卷，所以这两个文件目录是空的。
（3）创建容器并挂载数据卷
#docker run -d -it --name devtest --mount source=myvol,target=/app busybox:latest
这条指令用于创建并启动一个容器，同时挂载一个数据卷
也可以使用-v参数挂载数据卷,命令如下
#docker run -d -it --name devtest2 -v myvol:/app busybox:latest

在上述的两种指令中，首先通过docker run指令创建并启动一个容器，并指定创建容器的名称分别为devtest 和devtest2，然后分别通过–mount和-v两种参数来实现数据卷的挂载。这两个容器共享了同一个一个数据卷myvol，并将该数据卷挂载到了各自的容器中的app目录下。
–mount参数说明
-type（挂载的类型）：可以是bind、volume或tmpfs.当前使用的是数据卷，因此类型是volume。
-source(挂载源)：对于命名的数据卷来说，这就是数据卷的名称，而对于匿名卷，该字段被省略该字段可以用source 或src表示
-destination(挂载点)：就是将文件或目录挂载到容器的具体路径，该字段可以用destination、dst或target表示
readonly参数：挂载到容器中的数据为只读。
—v(–volume的缩写参数）说明：
由三个字段组成，分别由冒号（：）分隔，字段必须以正确顺序排列，而且每个字段的含义都特别明确。关于-v参数的属性值的说明具体如下。
-在命名卷的情况下，第一字段是数据卷的名称，在给定的主机上是唯一的；对于匿名卷，将会省略第一个字段
-第二个字段是在容器中挂载数据的的文件或目录的路径
-第三个字段是可选的，是一个逗号分隔的参数列表，如ro(readonly),即只读）。

（4）再次查看本机容器和数据卷列表
在Docker主机终端分别使用docker ps -a和docker volume ls指令查看本地Docker机器上存在的容器和数据卷。

从上图可以看出，容器创建成功后自动加载了数据卷。如果在创建容器时数据卷不存在，则Docker会自动创建。
（5）检查容器详情
在Docker主机终端使用docker inspect+容器名称指令查看容器详情（主要查看数据挂载信息），

从上图可以看出，容器数据挂载了Mounts信息，其中包括挂载类型为volume、数据卷名称为myvol、数据卷在本地Docker机器上的对应存储地址、数据在容器中的对应地址app目录以及容器中的数据是可写的（RW：true）等。
（6）再次确认本机Docker文件系统中的容器和数据卷
首先在Docker主机终端中将普通用户切换到root用户，然后进入/var/lib/docker目录，然后分别进入containers容器文件目录和volumes数据卷文件目录查看内容。

从上图可以看出，新建的容器和数据卷已自动生成在本地Docker文件目录中。此时，如果我们将两个容器都删除，则在本地Docker文件目录中的容器也会自动消失，但数据卷却可以保留，除非数据卷也被删除。