深入理解Docker Volume-云计算-火龙果软件工程

深入理解Docker Volume

作者：田浩浩来源：dockone.io 发布于 2015-9-7

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本文主要介绍了Docker Volume的原理以及使用方式，是Docker入门教程的延伸。作者通过从数据的共享、数据容器、备份、权限以及删除Volume五方面深入介绍了Volume的工作原理，从实战中帮助读者了解Volume。

从Docker IRC频道以及stackoverflow的问题来看，很多人还不是很明白Docker Volume的工作原理。在这篇文章中，我会尽最大的努力来解释Volume是如何工作的，并展示一些最佳实践。这篇文章主要是针对那些对Volume不了解的Docker用户，当然有经验的用户也可以通过本文了解一些Volume的细节。

想要了解Docker Volume，首先我们需要知道Docker的文件系统是如何工作的。Docker镜像是由多个文件系统（只读层）叠加而成。当我们启动一个容器的时候，Docker会加载只读镜像层并在其上（译者注：镜像栈顶部）添加一个读写层。如果运行中的容器修改了现有的一个已经存在的文件，那该文件将会从读写层下面的只读层复制到读写层，该文件的只读版本仍然存在，只是已经被读写层中该文件的副本所隐藏。当删除Docker容器，并通过该镜像重新启动时，之前的更改将会丢失。在Docker中，只读层及在顶部的读写层的组合被称为Union File System（联合文件系统）。

为了能够保存（持久化）数据以及共享容器间的数据，Docker提出了Volume的概念。简单来说，Volume就是目录或者文件，它可以绕过默认的联合文件系统，而以正常的文件或者目录的形式存在于宿主机上。

我们可以通过两种方式来初始化Volume，这两种方式有些细小而又重要的差别。我们可以在运行时使用-v来声明Volume：

$ docker run -it --name container-test -h CONTAINER -v /data debian /bin/bash
root@CONTAINER:/# ls /data
root@CONTAINER:/#

上面的命令会将/data挂载到容器中，并绕过联合文件系统，我们可以在主机上直接操作该目录。任何在该镜像/data路径的文件将会被复制到Volume。我们可以使用docker inspect命令找到Volume在主机上的存储位置：

$ docker inspect -f {{.Volumes}} container-test

你会看到类似的输出：

map[/data:/var/lib/docker/vfs/dir/cde167197ccc3e138a14f1a4f...b32cec92e79059437a9]

这说明Docker把在/var/lib/docker下的某个目录挂载到了容器内的/data目录下。让我们从主机上添加文件到此文件夹下：

$ sudo touch /var/lib/docker/vfs/dir/cde167197ccc3e13814f...b32ce9059437a9/test-file

进入我们的容器内可以看到：

$ root@CONTAINER:/# ls /data
test-file

只要将主机的目录挂载到容器的目录上，那改变就会立即生效。我们可以在Dockerfile中通过使用VOLUME指令来达到相同的目的：

FROM debian:wheezy
VOLUME /data

但还有另一件只有-v参数能够做到而Dockerfile是做不到的事情就是在容器上挂载指定的主机目录。例如：

$ docker run -v /home/adrian/data:/data debian ls /data

该命令将挂载主机的/home/adrian/data目录到容器内的/data目录上。任何在/home/adrian/data目录的文件都将会出现在容器内。这对于在主机和容器之间共享文件是非常有帮助的，例如挂载需要编译的源代码。为了保证可移植性（并不是所有的系统的主机目录都是可以用的），挂载主机目录不需要从Dockerfile指定。当使用-v参数时，镜像目录下的任何文件都不会被复制到Volume中。（译者注：Volume会复制到镜像目录，镜像不会复制到卷）

数据共享

如果要授权一个容器访问另一个容器的Volume，我们可以使用-volumes-from参数来执行docker run。

$ docker run -it -h NEWCONTAINER --volumes-from container-test debian /bin/bash
root@NEWCONTAINER:/# ls /data
test-file
root@NEWCONTAINER:/#

值得注意的是不管container-test是否运行，它都会起作用。只要有容器连接Volume，它就不会被删除。

数据容器

常见的使用场景是使用纯数据容器来持久化数据库、配置文件或者数据文件等。官方的文档上有详细的解释。例如：

$ docker run --name dbdata postgres echo "Data-only container for postgres"

该命令将会创建一个已经包含在Dockerfile里定义过Volume的postgres镜像，运行echo命令然后退出。当我们运行docker ps命令时，echo可以帮助我们识别某镜像的用途。我们可以用-volumes-from命令来识别其它容器的Volume：

$ docker run -d --volumes-from dbdata --name db1 postgres

使用数据容器的两个注意点：

不要运行数据容器，这纯粹是在浪费资源。

不要为了数据容器而使用“最小的镜像”，如busybox或scratch，只使用数据库镜像本身就可以了。你已经拥有该镜像，所以并不需要占用额外的空间。

备份

如果你在用数据容器，那做备份是相当容易的：

$ docker run --rm --volumes-from dbdata -v $(pwd):/backup debian tar cvf /backup/backup.tar /var/lib/postgresql/data

该示例应该会将Volume里所有的东西压缩为一个tar包（官方的postgres Dockerfile在/var/lib/postgresql/data目录下定义了一个Volume）

权限与许可

通常你需要设置Volume的权限或者为Volume初始化一些默认数据或者配置文件。要注意的关键点是，在Dockerfile的VOLUME指令后的任何东西都不能改变该Volume，比如：

FROM debian:wheezy
RUN useradd foo
VOLUME /data
RUN touch /data/x
RUN chown -R foo:foo /data

该Docker file不能按预期那样运行，我们本来希望touch命令在镜像的文件系统上运行，但是实际上它是在一个临时容器的Volume上运行。如下所示：

FROM debian:wheezy
RUN useradd foo
RUN mkdir /data && touch /data/x
RUN chown -R foo:foo /data
VOLUME /data

Docker可以将镜像中Volume下的文件挂载到Volume下，并设置正确的权限。如果你指定Volume的主机目录将不会出现这种情况。

如果你没有通过RUN指令设置权限，那么你就需要在容器启动时使用CMD或ENTRYPOINT指令来执行（译者注：CMD指令用于指定一个容器启动时要运行的命令，与RUN类似，只是RUN是镜像在构建时要运行的命令）。

删除Volumes

这个功能可能会更加重要，如果你已经使用docker rm来删除你的容器，那可能有很多的孤立的Volume仍在占用着空间。

Volume只有在下列情况下才能被删除：

该容器是用docker rm －v命令来删除的（-v是必不可少的）。

docker run中使用了--rm参数

即使用以上两种命令，也只能删除没有容器连接的Volume。连接到用户指定主机目录的Volume永远不会被docker删除。

除非你已经很小心的，总是像这样来运行容器，否则你将会在/var/lib/docker/vfs/dir目录下得到一些僵尸文件和目录，并且还不容易说出它们到底代表什么。

Docker的难点之一就是Volume的使用，这也是很多人都会问到的问题。所以让我们一起来深入看看Docker Volume是如何工作的。

很多人都对Volume有一个误解，他们认为Volume是为了持久化。如此想法是因为他们觉得容器不能持久化，所以Volume应该是为了满足这个需求而设计的。其实容器会一直存在，除非你删除它们：

这可能来自于容器不是持久的想法，这样确实是不对的。容器是持久的，直到你删除他们，并且你只能这样做：

docker rm my_container

如果你没有执行此命令，那么你的容器会一直存在，依旧可以启动、停止等。如果你找不到你的容器，可以运行此命令：

docker ps -a

docker ps只能显示正在运行的容器，但是容器也会处于停止状态，这种情况下，上面的命令（译者注：-a参数会列出所有的容器）会显示所有的容器，无论它们处于什么状态。docker run ...命令可以有很多的组合（译者注：它提供了Docker容器从创建到启动的所有功能），它会创建一个新的容器，然后启动它。

综上，再次声明：Volume并不是为了持久化。

什么是Volume

Volume可以将容器以及容器产生的数据分离开来，这样，当你使用docker rm my_container删除容器时，不会影响相关的数据。

Volume可以使用以下两种方式创建：

在Dockerfile中指定VOLUME /some/dir

执行docker run -v /some/dir命令来指定

无论哪种方式都是做了同样的事情。它们告诉Docker在主机上创建一个目录（默认情况下是在/var/lib/docker下），然后将其挂载到指定的路径（例子中是：/some/dir）。当删除使用该Volume的容器时，Volume本身不会受到影响，它可以一直存在下去。

如果在容器中不存在指定的路径，那么该目录将会被自动创建。

你可以告诉Docker同时删除容器和其Volume：

docker rm -v my_container

有时候，你想在容器中使用主机上的某个目录，你可以通过其它的参数来指定（译者注：注意冒号前面的和后面的内容）：

docker run -v /host/path:/some/path ...

这明确地告诉Docker使用指定的主机路径来代替Docker自己创建的根路径并挂载到容器内指定的路径（以上例子为/some/path）。需要注意的是，这种方式同样支持文件。在Docker术语中，这通常被称为bind-mounts（虽然技术层面上是这样讲的，但是实际的感觉是所有的Volume都是bind-mounts的）。如果主机上的路径不存在，目录将自动在给定的路径中创建。

对待bind-mount Volume和一个“正常”的Volume有一点不同，它不会修改主机上那些非Docker创建的东西：

一个“正常”的Volume，Docker会自动将指定Volume路径（如上面的示例/some/path）上的数据复制到由Docker创建的新的目录下，如果是“bind-mount”，Volume就不会这样做。（译者注：这样做会将主机上的目录复制到容器）

当你执行docker rm -v my_container命令时，“bind-mount” 类型的Volume不会被删除。

容器也可以与其它容器共享Volume。

docker run --name my_container -v /some/path ...
docker run --volumes-from my_container --name my_container2 ...

上面的命令将告诉Docker从第一个容器挂载相同的Volume到第二个容器，它可以在两个容器之间共享数据。

如果你执行docker rm -v my_container命令，而上方的第二容器依然存在，那Volume不会被删除，如果你不使用docker rm -v

my_container2命令删除第二个容器，那它会一直存在。

Dockerfiles里的VOLUME

正如前面提到的，Dockerfile中的VOLUME指令也可以做同样的事情，类似docker run命令中的-v参数（除了你不能在Dockerfile指定主机路径）。也正因为如此，构建镜像时可以得到惊奇的效果。

在Dockerfile中的每个命令都会创建一个新的用于运行指定命令的容器，并将容器提交到镜像，每一步都是在前一步的基础上构建。因此在Dockerfile中ENV FOO=bar等同于：

cid=$(docker run -e FOO=bar <image>)
docker commit $cid

下面让我们来看看这个Dockerfile的例子发生了什么：

[{{
FROM debian:jessie
VOLUME /foo/bar
RUN touch /foo/bar/baz
}}}
docker build -t my_debian .

我们期待的是Docker创建一个名为my_debian并且Volume是/foo/bar的镜像，以及在/foo/bar/baz下添加了一个空文件，但是让我们看看等同的CLI命令行实际上做了哪些：

cid=$(docker run -v /foo/bar debian:jessie)
image_id=$(docker commit $cid)
cid=$(docker run $image_id touch /foo/bar/baz)
docker commit $(cid) my_debian

真实过程可能并不是这样，但是类似。

在这里，/foo/bar会首先创建，所以我们每次通过这个镜像启动一个容器，都会有一个空的/foo/bar目录。正如前面所说，Dockerfile中每个命令都会创建一个新容器。也就是说，每次都会创建一个新的Volume。由于例子的Dockerfile中是先指定Volume的，所以当执行touch /foo/bar/baz命令的容器创建时，一个Volume会被挂载到/foo/bar，然后baz才能被写入此Volume，而不是实际的容器或镜像的文件系统内。

所以，牢记Dockerfile中VOLUME指令的位置，因为它在你的镜像内创建了不可改变的目录。

docker cp（#8509），docker commit和docker export还不支持Volume（在文章截稿时）。

目前，在容器的创建/销毁期间来管理Volume（创建/销毁）是唯一的方式，这有点古怪，因为Volume是为了从容器的生命周期中分离容器内的数据与。Docker团队正在处理这个问题，但尚未合并（#8484）。

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