存储卷

在Docker中，容器的文件存储结构如下：

容器时基于镜像产生的，一个镜像可以实例化出多个容器，为了节省镜像的存储消耗，并不是每个容器都会拷贝一份镜像，而是所有容器共用一份镜像。

为此，Docker采用联合文件系统来存储文件，在镜像内部，所有文件分为多层存储，每个容器创建时，创建一个容器层，在容器层内部修改文件，不会影响镜像。

比如说容器删除一个文件，容器不会去镜像内部删除镜像的某一层，而是新开一层标记某个文件已经删除。

上图中，容器删除了镜像中的文件，但是其实log.txt没有真的被删除，只是对于这个容器来说，被标记为删除了，其他容器依然可以看到log.txt。

这种存储结构，可以减少很多的存储损耗，但是任何事物都有两面性，没有完美的解决方案。

1. 持久化：如果容器被删除，那么整个容器层都直接销毁，数据无法持久化保存到操作系统
2. 性能：每次容器读写，都要经过联合文件系统，性能极大降低

为此，Docker提供了另一种存储方式存储卷，用于存储需要持久化，或者IO频率高，对性能有要求的文件。

存储卷可以绕过联合文件系统，直接读写操作系统的文件系统。因为绕过联合文件系统，所以IO效率可以显著提高，另一方面，这些数据并不存储在容器层，而是存储在操作系统，就算容器被删除，容器层被销毁，存储卷也不会被销毁，可以持久化保存。

对于联合文件系统的更多详细信息，会在其他博客有专门讲解，本博客不再深入联合文件系统。

命令

docker volume ls

• 功能：列出存储卷

语法：

docker volume ls [option]

选项：

• -f：依据条件过滤
• -q：仅显示名称

示例：

此处有三个存储卷，其中my_volume是有名称的，而前两个是没有名称的。DRIVER这一栏，是卷的存储驱动，绝大部分存储卷的驱动都是local，其可以满足大部分场景的需求。

如果加上-q选项，不会显示DRIVER这一列，只显示名称。

使用-f进行过滤：

-f可以对查询进行过滤，并且支持正则表达式，例如-f name=my*表示查询卷名以my开头的存储卷。

=

docker volume create

• 功能：创建存储卷

语法：

docker volume create [option] [volume]

选项：

• -d --driver：指定驱动，默认为local
• --label：指定元数据

创建一个匿名存储卷：

创建卷时，如果不指定名称，那么创建的卷就是没有名字的匿名卷。

创建命名卷：

如果需要命名，那么命令的最后一个参数就是卷名。

指定元数据：

创建卷时，可以通过--label指定元数据，以键值对的形式。元数据可以帮助快速查询容器，比如通过-f选项可以指定元数据。

docker volume inspect

• 功能：查看存储卷的详细信息

语法：

docker volume inspect [option] volume

此处test_vm_2的信息中，可以看到刚才指定的元数据TEST=2，以及卷名，存储驱动等等。

docker volume rm

• 功能：删除存储卷

语法：

docker volume rm [option] volume [volume...]

选项：

• -f：强制删除

对于有卷名的存储卷，可以通过卷名删除，如果是匿名的，只能复制一大串随机字符串来指定删除。

如果这个卷正在被容器使用，那么无法直接删除，此时需要通过-f强制删除。

docker volume prune

• 功能：删除所有不使用的匿名存储卷

语法：

docker volume prune [option]

选项：

• -f：强制删除

第一次查询，主机中有三个匿名卷，通过prune删除后，所有匿名卷都被删除了。过程中会进行一次确认[y/N]，使用-f参数，则不会进行这次确认。

分类

以上所有操作，都没有把存储卷和容器关联起来，其实存储卷分为三种类型，不同的存储卷创建方式不同。

• 数据卷：默认映射到宿主机的/var/lib/docker/volumes目录下，只需要在容器内部指定挂载点，而在宿主机的挂载点，docker自动完成
• 绑定卷：由用户自己指定宿主机的一个文件或目录，共享到容器中
• 临时卷：前两者在容器销毁后，都可以持久化保存。但是临时卷并不会持久化保存，容器删除后临时卷也会销毁。主要用于高性能IO存储临时数据的场景。

创建以上三种卷，主要在docker run运行容器时，通过-v或者--mount选项进行指定。

数据卷

-v语法：

docker run -v name:directory[:option]

参数：

• name：绑定的现有卷的名称，可以省略，此时会创建一个新的匿名卷
• directory：数据卷在容器内部的路径
• option：可以指定ro表示read only，此时只有宿主机可以修改数据卷，容器只读

后续操作，都基于nginx镜像，在nginx镜像内部，路径/usr/share/nginx/html存放着ngxin的首页文件，以该目录为存储卷位置。

使用现有卷test_vm_1作为数据卷：

通过-v test_vm_1:/usr/share/nginx/html，表示把存储卷test_vm_1这个存储卷，挂载到容器的/usr/share/nginx/html路径下。

随后查询test_vm_1，找到其在宿主机的存储路径，该路径下多出两个文件50x.html和index.html，这就是nginx内部创建的文件，通过数据卷共享到宿主机了。

就算删除掉这个容器，存储卷内的内容依然存在。

创建匿名数据卷：

如果容器创建时，只指定挂载路径，但是没有指定存储卷名，那么就会创建一个匿名卷。以上例子中，创建了一个fb48...的匿名卷，进入其存储目录后，也出现了两个共享的html文件。

另外的，如果指定存储卷名时，存储卷不存在，那么也会自动创建一个新的命名卷。

--mount语法：

docker run --mount key=value [key=value ...]

参数：

• type：存储卷类型，指定volume表示数据卷
• stc：对于命名卷，表示卷名，对于匿名卷，此字段省略
• dst：文件在容器的挂载路径
• ro：只读方式挂载

多个参数以逗号,分隔。

通过--volume创建一个命名卷：

存储卷挂载命令如下：

--mount type=volume,src=test_vm_3,dst=/usr/share/nginx/html,ro

其中type=volume表示使用数据卷，src=test_vm_3表示使用的存储卷，dst=/usr/share/nginx/html指定容器中的挂载路径，ro表示只读，容器内部无法修改该文件。

进入容器内部修改文件：

通过docker exec进入容器后，尝试修改存储卷挂载的目录，此时提示Read-only file system，即这个容器对该目录只读，没有权限进行写入。

不论是-v还是--volume效果是一样的。

绑定卷

对于先前的数据卷，在宿主机的存储路径都是由Docker指定的，如果想要把宿主机的指定文件作为存储卷，共享到容器，就需要绑定卷。

-v语法：

docker run -v path:directory[:option]

• name：绑定卷在宿主机的路径
• directory：绑定卷在容器内部的路径
• option：可以指定ro表示read only，此时只有宿主机可以修改绑定卷，容器只读

除了path这个参数，其它的和数据卷相同。在数据卷中，使用name:来指派一个存储卷，或者不填写该选项，直接创建一个匿名卷。如果填入的是一个有效的宿主机路径path:，那么就会把宿主机的指定目录或文件，作为绑定卷与容器共享。

为nginx容器创建一个绑定卷：

首先在当前目录创建一个index.html文件写入hello world，随后将该文件绑定到容器中，命令：

-v ./index.html:/usr/share/nginx/html/index.html

此处./index.html是一个有效的本机路径，/usr/share/nginx/html/index.html是容器内部的挂载点。与先前不同，先前指定的是.../html/这个目录，这次指定的是一个具体的.html文件，存储卷既可以共享目录，也可以共享文件。

随后通过docker exec进入容器，查看index.html，发现其内容是hello world。按理来说nginx的这个文件应该初始化为一个有效的html文件，但是最后被宿主机绑定卷的内容给覆盖了。这就是绑定卷与数据卷的区别之一。

绑定卷会把宿主机的文件覆盖容器的文件，哪怕容器的文件原先就有内容。如果宿主机中，绑定卷的内容为空，那么会把容器中的文件也覆盖为空，这会导致一定的数据丢失。但是对于数据卷来说，如果宿主机中内容为空，宿主机会把容器的内容拷贝到宿主机。

之前就可以看出，在数据卷中，把容器内部的50x.html和index.html拷贝到宿主机了。但是如果让绑定卷也绑定这个目录，那么宿主机不仅不会拷贝50x.html和index.html，还会删掉容器内部的50x.html和index.html。

绑定卷创建完成后，宿主机和容器内部的文件就同步了，虽然刚创建时宿主机的文件优先级高，但是创建完成后，容器与宿主机对这个文件的操作权限是相同的，只要不指定readonly。

--volume语法：

docker run --mount key=value [key=value ...]

参数：

• type：存储卷类型，指定bind表示绑定卷
• stc：宿主机的有效路径
• dst：文件在容器的挂载路径
• ro：只读方式挂载

多个参数以逗号,分隔。此处的type与数据卷不同，数据卷type=volume，绑定卷type=bind。

通过--volume创建一个绑定卷：

绑定卷命令：

--mount type=bind,src=./html,dst=/usr/share/nginx/html

把宿主机的./html目录，绑定到容器的/usr/share/nginx/html目录中。ls查看宿主机的./html目录，发现内容为空，进入容器后查看/usr/share/nginx/html目录，依然为空。

原先这个目录应该有两个html文件，但是由于宿主机绑定卷目录为空，所以这两个文件被覆盖删除了。

另外的，绑定卷是无法通过docker volume ls进行查询的。但是可以在容器中查询到，通过docker inspect：

在mounts这一栏，可以看到存储卷的信息，类型为绑定卷bind，宿主机目录source，容器目录Destination，"RW": true表示可读写。

临时卷

存储卷有两个功能，一个是进行持久化的保存，另一个是进行高效的IO。有的时候只需要高效IO，并不需要持久化，那么就可以使用临时卷。

临时卷为了进一步提高IO效率，对文件存储进行了进一步优化。数据卷和绑定卷都是存储在硬盘中的，但是临时卷存储在内存中，是一个内存级的文件，IO效率极高。但是由于内存不是持久化存储的，所以临时卷在容器停止时就会销毁，注意是停止stop时，而不是删除rm时。

注意点：

1. 临时卷是Linux专有的，Windows等其它操作系统上的Docker，无法使用临时卷。
2. 临时卷只能挂载目录，不能挂载文件

--tmpfs语法：

docker run --tmpfs path

只需要指定容器中的一个目录为临时卷即可，由于并不于主机互通，无需指定主机路径或者卷名。

创建一个临时卷：

此处把/usr/share/nginx/html目录指定为了临时卷，进入目录后，原先存在的两个html文件也被覆盖了，说明临时卷也会清空目录内的原有内容。

--mount语法：

docker run --mount key=value [key=value ...]

参数：

• type：存储卷类型，指定tmpfs表示临时卷
• dst：文件在容器的挂载路径
• tmpfs-size：临时卷的限制大小
• tmpfs-mode：挂载模式，以八进制形式指定目录权限，默认为1777

创建一个内存限制不超过1m的临时卷：

临时卷命令：

--mount type=tmpfs,dst=/usr/share/nginx/html,tmpfs-size=1m

进入容器后，创建一个5m的文件index.html：

dd if=/dev/zero of=index.html bs=1M count=5

此处的dd命令，用于创建一个5m的空文件。

显示dd: error writing 'index.html': No space left on device表示创建失败，没有空间了。因为限制了临时卷最多使用1m，此处却创建了5m的文件。

最后通过ls -l查看文件，发现index.html的大小是1048576，也就是1024 * 1024 byte = 1m。