【网络运维】Docker 存储：镜像层与数据卷的管理应用

Docker 存储：镜像层与数据卷的管理应用

存储资源概览

Docker 为容器提供了两类存储资源：

由 storage driver 管理的镜像层和容器层。
Data Volume（数据卷）。

storage driver：镜像与容器的分层存储

在镜像章节中已经了解到 Docker 镜像的分层结构。容器由最上层的可写容器层与下方多个只读镜像层组成，所有数据都存储在这些层中。这种设计最大的特点是 Copy-on-Write：

新数据直接写入最上层的容器层。
修改现有数据时，先从镜像层复制到容器层，修改后保存在容器层，镜像层保持不变。
如果多层中存在同名文件，只有最上层文件对用户可见。

分层结构使镜像和容器的创建、共享与分发变得高效，这一切都依赖于 storage driver。storage driver 负责实现多层数据的堆叠，并为用户提供统一的合并视图。

Docker 支持多种 storage driver，包括 AUFS、Device Mapper、Btrfs、OverlayFS、VFS 和 ZFS。它们均能实现分层架构，但各有特点。

选择建议：优先使用 Linux 发行版默认的 storage driver。默认 driver 经过严格测试，稳定性最好。

使用 docker info 可查看当前系统的 storage driver：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker info
...
Storage Driver: overlay2
Backing Filesystem: xfs
...

在 CentOS Stream 8 中，默认使用 overlay2，底层文件系统为 XFS，各层数据存放在 /var/lib/docker。

Data Volume：持久化存储方案

对于需要持久化数据的容器（如数据库、日志文件、应用数据），应使用 Data Volume。

Data Volume 本质上是宿主机文件系统中的目录或文件，可以直接挂载到容器的文件系统。其特点如下：

是目录或文件，而非未格式化的块设备。
容器可以对 volume 进行读写。
数据可永久保存，即使容器销毁。

bind mount

bind mount 将宿主机已有的目录或文件挂载到容器中。

示例：将宿主机的 ~/htdocs 挂载到 httpd 容器：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker run -d -p 80:80 -v ~/htdocs:/usr/local/apache2/htdocs httpd

通过 -v <host_path>:<container_path> 指定挂载路径。若容器内目标路径已存在，原有数据将被隐藏，取而代之的是宿主机的数据。

权限控制 ：可设置为只读模式（ro）：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker run -d -p 80:80 -v ~/htdocs:/usr/local/apache2/htdocs:ro httpd

特点：

移植性较弱，依赖于宿主机路径。
支持目录和文件挂载。
适合需要固定路径访问的场景。

docker managed volume

docker managed volume 无需指定宿主机路径，只需指定容器内的挂载点：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker run -d -p 80:80 -v /usr/local/apache2/htdocs httpd

volume 的实际位置可通过 docker inspect 查看：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker inspect <container_id>

docker managed volume 位于 /var/lib/docker/volumes/<volume_id>/_data。

如果挂载点目录已存在，原有数据将被复制到 volume 中。

特点：

移植性强，不绑定宿主机路径。
仅支持目录挂载。
适合需要动态管理存储的场景。

数据共享策略

容器与宿主机共享数据

bind mount：直接挂载宿主机目录。
docker managed volume ：通过 docker cp 或直接操作 /var/lib/docker/volumes 下的目录实现数据同步。

示例：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker cp ~/htdocs/index.html <container_id>:/usr/local/apache2/htdocs

容器之间共享数据

方式一：共享 bind mount

将同一宿主机目录挂载到多个容器：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker run --name web1 -d -p 80 -v ~/htdocs:/usr/local/apache2/htdocs httpd
[root@docker ~]# docker run --name web2 -d -p 80 -v ~/htdocs:/usr/local/apache2/htdocs httpd

方式二：volume container

创建专门提供 volume 的容器：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker create --name vc_data \
  -v ~/htdocs:/usr/local/apache2/htdocs \
  -v /other/useful/tools \
  busybox

其他容器通过 --volumes-from 共享：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker run --name web1 -d -p 80 --volumes-from vc_data httpd

方式三：data-packed volume container

将数据打包到镜像中，通过 docker managed volume 共享：

Dockerfile 示例：

dockerfile 复制代码

FROM busybox:latest
ADD htdocs /usr/local/apache2/htdocs
VOLUME /usr/local/apache2/htdocs

构建并启动：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker build -t datapacked .
[root@docker ~]# docker create --name vc_data datapacked
[root@docker ~]# docker run -d -p 80:80 --volumes-from vc_data httpd

volume 生命周期管理

备份与恢复

volume 本质上是文件系统目录，备份即备份目录内容。例如，本地 Registry 数据位于 /myregistry：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker run -d -p 5000:5000 -v /myregistry:/var/lib/registry registry:2

定期备份 /myregistry 即可。恢复时直接将备份数据复制回该目录。

迁移

升级容器版本时，挂载原有 volume 即可实现数据迁移：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker run -d -p 5000:5000 -v /myregistry:/var/lib/registry registry:latest

销毁

bind mount：需手动删除宿主机目录。
docker managed volume ：删除容器时可使用 -v 参数一并删除 volume：

bash 复制代码

[root@docker ~]# docker rm -v <container_name>

若未使用 -v，会遗留孤儿 volume，可通过以下命令管理：

bash 复制代码

# 列出所有 volume
[root@docker ~]# docker volume ls

# 删除指定 volume
[root@docker ~]# docker volume rm <volume_name>

# 批量删除孤儿 volume
[root@docker ~]# docker volume rm $(docker volume ls -q)

小结

Docker 提供两类存储：数据层（镜像层与容器层）与 Data Volume。
storage driver 管理分层存储，支持多种实现，默认选择系统推荐。
Data Volume 分为 bind mount 与 docker managed volume，分别适用于固定路径与动态管理场景。
可通过共享目录、volume container 等方式实现容器间数据共享。
合理的 volume 生命周期管理（备份、恢复、迁移、销毁）是数据安全的重要保障。