ehlxr/docker_practice
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420
08_data_network/data/volume.md Normal file
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@@ -0,0 +1,420 @@
## 数据卷
### 为什么需要数据卷
容器的存储层有一个关键问题：**容器删除后，数据就没了**。
```mermaid
flowchart LR
Run[容器运行] --> Write[写入数据]
Write --> Delete[容器删除]
Delete -->|数据都在容器 writable 层| Lost[DATA LOST! ❌]
```
数据卷（Volume）解决了这个问题，它的生命周期独立于容器。
---
### 数据卷的特性
| 特性 | 说明 |
|------|------|
| **持久化** | 容器删除后数据仍然保留 |
| **共享** | 多个容器可以挂载同一个数据卷 |
| **即时生效** | 对数据卷的修改立即可见 |
| **不影响镜像** | 数据卷中的数据不会打包进镜像 |
| **性能更好** | 绕过 UnionFS，直接读写 |
---
### 数据卷 vs 容器存储层
#### 容器存储层（不推荐存储重要数据）
具体内容如下：
```mermaid
graph TD
subgraph Container [容器]
Writable[容器存储层<br>Writable]
Image[镜像层<br>ReadOnly]
Writable --- Image
end
Lifecycle[生命周期 = 容器生命周期] -.-> Container
Delete[容器删除] -->|导致| DataLost[数据丢失 ❌]
```
#### 数据卷（推荐）
具体内容如下：
```mermaid
graph TD
subgraph Container [容器]
AppDir["/app/data"]
end
subgraph Volume [数据卷 my-data]
Data[持久化数据]
end
AppDir == 挂载 ==> Volume
Delete[容器删除] -.->|不会影响| Volume
```
---
### 数据卷基本操作
#### 创建数据卷
运行以下命令：
```bash
$ docker volume create my-vol
```
#### 列出所有数据卷
运行以下命令：
```bash
$ docker volume ls
DRIVER VOLUME NAME
local my-vol
local postgres_data
local redis_data
```
#### 查看数据卷详情
运行以下命令：
```bash
$ docker volume inspect my-vol
[
{
"CreatedAt": "2026-01-15T10:00:00Z",
"Driver": "local",
"Labels": {},
"Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/my-vol/_data",
"Name": "my-vol",
"Options": {},
"Scope": "local"
}
]
```
**关键字段**：
- `Mountpoint`：数据卷在宿主机上的实际存储位置
- `Driver`：存储驱动（默认 local，也可以用第三方驱动）
---
### 挂载数据卷
#### 方式一：--mount（推荐）
运行以下命令：
```bash
$ docker run -d \
--name web \
--mount source=my-vol,target=/usr/share/nginx/html \
nginx
```
**参数说明**：
| 参数 | 说明 |
|------|------|
| `source` | 数据卷名称（不存在会自动创建） |
| `target` | 容器内挂载路径 |
| `readonly` | 可选，只读挂载 |
#### 方式二：-v（简写）
运行以下命令：
```bash
$ docker run -d \
--name web \
-v my-vol:/usr/share/nginx/html \
nginx
```
**格式**：`-v 数据卷名:容器路径[:选项]`
#### 两种方式对比
| 特性 | --mount | -v |
|------|---------|-----|
| 语法 | 键值对，更清晰 | 冒号分隔，更简洁 |
| 自动创建卷 | source 不存在会报错 | 自动创建 |
| 推荐程度 | ✅ 推荐（更明确） | 常用（更简洁） |
#### 只读挂载
运行以下命令：
```bash
## --mount 方式
$ docker run -d \
--mount source=my-vol,target=/data,readonly \
nginx
## -v 方式
$ docker run -d \
-v my-vol:/data:ro \
nginx
```
---
### 使用场景示例
#### 场景一：数据库持久化
运行以下命令：
```bash
## 创建数据卷
$ docker volume create postgres_data
## 启动 PostgreSQL，数据存储在数据卷中
$ docker run -d \
--name postgres \
-e POSTGRES_PASSWORD=secret \
-v postgres_data:/var/lib/postgresql/data \
postgres:16
## 即使删除容器，数据仍然保留
$ docker rm -f postgres
## 重新启动，数据还在
$ docker run -d \
--name postgres \
-e POSTGRES_PASSWORD=secret \
-v postgres_data:/var/lib/postgresql/data \
postgres:16
```
#### 场景二：多容器共享数据
运行以下命令：
```bash
## 创建共享数据卷
$ docker volume create shared-data
## 容器 A 写入数据
$ docker run -d --name writer \
-v shared-data:/data \
alpine sh -c "while true; do date >> /data/log.txt; sleep 5; done"
## 容器 B 读取数据
$ docker run --rm \
-v shared-data:/data \
alpine cat /data/log.txt
```
#### 场景三：配置文件持久化
运行以下命令：
```bash
## 将 nginx 配置存储在数据卷中
$ docker run -d \
-v nginx-config:/etc/nginx/conf.d \
-v nginx-logs:/var/log/nginx \
-p 80:80 \
nginx
```
---
### 数据卷管理
#### 删除数据卷
运行以下命令：
```bash
## 删除指定数据卷
$ docker volume rm my-vol
## 删除容器时同时删除数据卷
$ docker rm -v container_name
```
#### 清理未使用的数据卷
运行以下命令：
```bash
## 查看未被任何容器使用的数据卷
$ docker volume ls -f dangling=true
## 删除所有未使用的数据卷
$ docker volume prune
## 强制删除（不提示确认）
$ docker volume prune -f
```
> ⚠️ **注意**：数据卷不会自动垃圾回收。长期运行的系统应定期清理无用数据卷。
---
### 数据卷备份与恢复
#### 备份数据卷
运行以下命令：
```bash
## 使用临时容器挂载数据卷，打包备份
$ docker run --rm \
-v my-vol:/source:ro \
-v $(pwd):/backup \
alpine tar czf /backup/my-vol-backup.tar.gz -C /source .
```
**原理**：
1. 创建临时容器
2. 挂载要备份的数据卷到 `/source`
3. 挂载当前目录到 `/backup`
4. 使用 tar 打包
#### 恢复数据卷
运行以下命令：
```bash
## 创建新数据卷
$ docker volume create my-vol-restored
## 解压备份到新数据卷
$ docker run --rm \
-v my-vol-restored:/target \
-v $(pwd):/backup:ro \
alpine tar xzf /backup/my-vol-backup.tar.gz -C /target
```
#### 备份脚本示例
运行以下命令：
```bash
#!/bin/bash
## backup-volume.sh
VOLUME_NAME=$1
BACKUP_DIR=${2:-/backups}
TIMESTAMP=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
docker run --rm \
-v ${VOLUME_NAME}:/source:ro \
-v ${BACKUP_DIR}:/backup \
alpine tar czf /backup/${VOLUME_NAME}_${TIMESTAMP}.tar.gz -C /source .
echo "Backed up ${VOLUME_NAME} to ${BACKUP_DIR}/${VOLUME_NAME}_${TIMESTAMP}.tar.gz"
```
---
### 数据卷 vs 绑定挂载
Docker 有两种主要的数据持久化方式：
| 特性 | 数据卷 (Volume) | 绑定挂载 (Bind Mount) |
|------|----------------|---------------------|
| **管理方式** | Docker 管理 | 用户管理 |
| **存储位置** | `/var/lib/docker/volumes/` | 任意宿主机路径 |
| **可移植性** | 更好 | 依赖宿主机路径 |
| **适用场景** | 生产数据持久化 | 开发时同步代码 |
| **备份** | 需要工具 | 直接访问文件 |
```bash
## 数据卷
$ docker run -v mydata:/app/data nginx
## 绑定挂载
$ docker run -v /host/path:/app/data nginx
```
详见 [绑定挂载](bind-mounts.md) 章节。
---
### 常见问题
#### Q: 如何知道容器使用了哪些数据卷？
运行以下命令：
```bash
$ docker inspect container_name --format '{{json .Mounts}}' | jq
```
#### Q: 数据卷的数据在哪里？
运行以下命令：
```bash
## 查看数据卷详情
$ docker volume inspect my-vol
## Mountpoint 字段显示实际路径
"Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/my-vol/_data"
```
> ⚠️ **注意**：不建议直接修改 Mountpoint 中的文件，应通过容器操作。
#### Q: 如何在不同机器间迁移数据卷？
1. 在源机器备份：`docker run --rm -v mydata:/data -v $(pwd):/backup alpine tar czf /backup/data.tar.gz -C /data .`
2. 传输 tar.gz 文件
3. 在目标机器恢复
---
### 本章小结
| 操作 | 命令 |
|------|------|
| 创建数据卷 | `docker volume create name` |
| 列出数据卷 | `docker volume ls` |
| 查看详情 | `docker volume inspect name` |
| 删除数据卷 | `docker volume rm name` |
| 清理未用 | `docker volume prune` |
| 挂载数据卷 | `-v name:/path` 或 `--mount source=name,target=/path` |
### 延伸阅读
- [绑定挂载](bind-mounts.md)：挂载宿主机目录
- [tmpfs 挂载](tmpfs.md)：内存中的临时存储
- [存储驱动](../14_implementation/14.4_ufs.md)：Docker 存储的底层原理