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docker分层结构

如图所示，容器是由最上面可读可写的容器层，以及若干个只读镜像层组成，创建容器时，容器中的 数据都来自镜像层。这样的分层机构最大的特点是写时复制：

1、容器中新生成的数据会直接存放在容器层，也可以称之为可写层。

2、修改容器中现有的数据会先从镜像层将数据复制到容器层，修改后的数据就会直接保存在容器层，而镜像层数据不会有任何变化。

3、如果多个镜像层中有相同的命名文件，在容器层只会看到最上面镜像层的内容。

联合挂载技术 

Docke镜像采用这种分层构建设计，能使镜像结构和容器的创建，共享和分发变得非常高效，每个镜 像层可以称之为layer，这些layer被存放在了/var/lib/docker/volume//目录下，这里 的storage-driver可以有很多种，比如AUFS、OverlayFS、VFS、Brtfs等。可以通过docker info命令查 看存储驱动，通常Ubuntu类的系统默认采用的是AUFS，Centos7.1+系列采用的是OverlayFS。

OverlayFS是一种堆叠文件系统，它依赖并建立在其它的文件系统之上（例如ext4fs和xfs等等），并 不直接参与磁盘空间结构的划分，仅仅将原来底层文件系统中不同的目录进行合并，然后向用户呈现，这 也就是联合挂载技术，如图所示。 而Linux内核为Docker提供的OverlayFS驱动有两种：overlay和 overlay2。而overlay2是相对于overlay的一种改进，在inode利用率方面比overlay更有效。但是overlay 有环境需求：Docker版本17.06.02+，宿主机文件系统需要是ext4或xfs格式。

data volume 

默认情况下，在容器内创建的所有文件都存储在可写容器层上。这意味着，当该容器不再存在时，数 据将不会持久保存，并且如果另一个进程需要它，则可能很难从容器中取出数据。为了能够保存持久化数 据，Docker提出了volume的概念。

为了能够保存持久化数据，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Docker Host文件系统上。 Docker为容器提供了两个选项来将文件存储在主机中，以便即使容器停止后文件也可以持久存储。

Volume类型： – Bind mounts 宿主机——》

容器 – Docker managed volume 容器——》宿主机

 bind mounts

Bind mounts只需要在创建容器时，使用-v参数指明Docker host目录或文件和容器目录或文件映射的对应关系， 将本地的数据映射到容器内，可以使用多个-v映射多个目录或文件，还需要注意的是目录只能映射目录，文件只能映射 文件，不然会报错。实例如下：
 

1、在Docker host中创建目录，与容器的/usr/share/nginx/html目录做映射，在容器中/usr/share/nginx/html 目录已经存在，如果不存在，会自动创建路径，映射时会隐藏容器中原本的数据，取而代之的是Docker host上的 /html目录中的数据。

[root@docker ~]# mkdir /html
[root@docker ~]# vim /html/index.html
welcome to huayuedu!!!
[root@docker ~]# docker run --name cynginx -itd -p 80:80 -v /html:/usr/share/nginx/html nginx:latest
cc0c8d7ac53af8b29f32aae76b767e51e6c3358ed2b491bd1ef4e0b96e77f3e5
[root@docker ~]# curl http://127.0.0.1
welcome to huayuedu!!

bind mount 

2、当Docker host上的数据发生了变化，容器中的数据也会随着发生变化，示例如下

[root@docker ~]# echo hello huayu > /html/index.html
[root@docker ~]# curl http://127.0.0.1
hello huay

3、就算是把容器删除，也不会影响到Docker host上的数据，示例如下。

[root@docker ~]# docker stop cynginx
cynginx
[root@docker ~]# docker rm cynginx
cynginx
[root@docker ~]# cat /html/index.html
hello huay

bind mount 

4、此外，Bind mounts还可以指定数据的读写权限，默认权限是可读可写，示例如下，在映射volume时，指定 容器中的文件权限只读，那么在容器内该文件只能被读取，无法修改，这样也提高了容器的安全性

[root@docker ~]# docker run --name cynginx1 -itd -p 80:80 -v
/html/index.html:/usr/share/nginx/html/
index.html:ro nginx:latest
[root@docker ~]# curl http://127.0.0.1
hello huayu
[root@docker ~]# docker exec -it cynginx1 /bin/bash
root@0555f35f03e8:/# echo huayu123 > /usr/share/nginx/html/index.html
bash: /usr/share/nginx/html/index.html: Read-only file system

通过上面的示例，我们已经理解了Bind mounts的使用，但是它也有自身的不足之处，使用时需要指定Docker host上的文件或目录为源数据，这样就限制了容器的可移植性。例如，当需要把容器移动到其他的Docker host上的时 候，如果对方Docker host上没有源数据库，或者路径不相同，操作会失败

docker managed volum

 第二种volume类型是由Docker管理的volume，与Bind mounts相比，Docker管理的volume在使用时不需要指 定Docker host路径，Docker管理的volume具有以下几个优点：

1、与Bind mounts相比，Docker管理的volume更易于备份或迁移。

2、用户可以使用Docker CLI命令或Docker API管理volume。

3、volume在Linux和Windows容器上均可工作。

4、可以在多个容器之间更安全地共享volume，提供volume加密功能。

6、可以通过容器预先填充新volume的内容。

实例如下：
1、通过-v告诉Docker需要一个volume，并将其mount到/usr/share/nginx/html目录，那么Docker会在 /var/lib/docker/volumes/目录下创建volume。

[root@docker ~]# docker run --name cynginx2 -itd -p 80:80 -v /usr/share/nginx/html/ nginx
22c875d19f3f12c8528e8f5316395305c04b3f127cdb5d877e57c055d1933fa7

2、使用docker inspect查看容器的mounts部分，可以看到docker host上的 /var/lib/docker/volumes/6adbe6c8051f58c1d5cc2e8a12faaf1e6aa60b1075433b33a410a5d55cd8e69c/_data目录已经挂在到容器中 /usr/share/nginx/html目录下，但是查看Docker host的volume中内容，内容是容器中的数据。也就是说使用Docker管理的volume，在做映射时，会把容 器中的数据映射到Docker host

[root@docker ~]# docker inspect cynginx2
"Mounts": [
{ "Type": "volume", "Name": "6adbe6c8051f58c1d5cc2e8a12faaf1e6aa60b1075433b33a410a5d55cd8e69c", "Source": "/var/lib/docker/volumes/6adbe6c8051f58c1d5cc2e8a12faaf1e6aa60b1075433b33a410a5d55cd8e69c/_data", "Destination": "/usr/share/nginx/html",
...... [root@docker ~]#ls /var/lib/docker/volumes/6adbe6c8051f58c1d5cc2e8a12faaf1e6aa60b1075433b33a4
10a5d55cd8e69c/_data
50x.html index.html

3、我们修改volume中的数据，再访问，发现volume中修改的数据会同步到容器中的。

[root@docker ~]# echo huayu1234 >
/var/lib/docker/volumes/6adbe6c8051f58c1d5cc2e8a12faaf1e6aa6
0b1075433b33a410a5d55cd8e69c/_data/index.html
[root@docker ~]# curl http://127.0.0.1
huayu1234

4、我们还可以是使用docker volume命令查看docker管理的有哪些volume，并且还可以创建volume，示例如 下，创建一个volume，名为cyhuayu。在创建新的容器时，可以直接指定使用该volume。

[root@docker ~]# docker volume ls
DRIVER VOLUME NAME
local 6adbe6c8051f58c1d5cc2e8a12faaf1e6aa60b1075433b33a410a5d55cd8e69c
[root@docker ~]# docker volume create cyhuayu
cyhuayu
[root@docker ~]# docker volume ls
DRIVER VOLUME NAME
local 6adbe6c8051f58c1d5cc2e8a12faaf1e6aa60b1075433b33a410a5d55cd8e69c
local cyhuayu
[root@docker ~]# docker run --name cynginx3 -itd -p 81:80 -v cyhuayu:/usr/share/nginx/html/
nginx:latest
072c6758e9a815f2421861a54bfc8168eaf286df66f1d3187bc3c4141880e52f

 两种volume不同点

在使用docker volume命令创建volume时，volume默认都是存在在本地的，实际上本地的volume 就是一个目录。除此之外Docker还支持在外部存储系统上创建volume，比如：NFS、Ceph等。

目前我们已经学习了Docker的两种volume的理论和基本操作，它们两者之间的相同点都是使用 Docker host文件系统中的某个路径。不同点如下表所示：

容器之间数据共享

 实现容器间数据共享的方法如下：

– 第一种方法是将共享数据放在volume中，然后将其mount到多个容器。

– 第二种方法是使用volume container，volume container是用来为其他容器提供volume的容器。 这样可以提高容器的可移植性。

– 第三种方法是将数据打包到镜像中，然后通过--volumes-from共享

第一种方法 

第一种方法是将共享数据放在volume中，然后将其mount到多个容器。示例如下，创建由三个nginx容器组成的 web集群，使用相同的html文件。在使用-v指定volume时，可以是Docker host的路径或者是Docker创建的volume。

[root@docker ~]# docker run --name apache1 -itd -p 8081:80 -v /html:/usr/share/nginx/html/
nginx:latest
[root@docker ~]# docker run --name apache2 -itd -p 8082:80 -v /html:/usr/share/nginx/html/
nginx:latest
[root@docker ~]# docker run --name apache3 -itd -p 8083:80 -v /html:/usr/share/nginx/html/
nginx:latest
[root@docker ~]# curl http://127.0.0.1:8081
hello huayu
[root@docker ~]# curl http://127.0.0.1:8082
hello huayu
[root@docker ~]# curl http://127.0.0.1:8083
hello huay

第二种方法 

第二种方法是使用volume container，volume container是用来为其他容器提供volume的容器。这样可以提高容 器的可移植性。

创建volume container，容器名为cy_data，使用-v指定了volume，提供html文件。需要注意的是，这里使用的 是docker create创建的容器，也就是说容器只是创建了，并未启动，因为volume container只是提供数据，自身并不 需要运行

[root@docker ~]# docker create --name cy_data -v /html:/usr/share/nginx/html busybox
创建新的nginx容器，使用参数--volumes-from指定使用cy_data容器提供的volume。
[root@docker ~]# docker run --name cynginx1 -itd -p 8081:80 --volumes-from cy_data nginx
[root@docker ~]# docker run --name cynginx2 -itd -p 8082:80 --volumes-from cy_data nginx
[root@docker ~]# docker run --name cynginx3 -itd -p 8083:80 --volumes-from cy_data ngin

通过docker inspect查看容器信息中的Mounts部分，可以看到新创建的nginx容器已经使用了cy_data容器所提供 的volume。经过验证三个nginx容器中的html文件一样。

[root@docker ~]# docker inspect cynginx1
[root@docker ~]# echo welcome to huayuedu > /html/index.html
[root@docker ~]# curl http://127.0.0.1:8081
welcome to huayuedu
[root@docker ~]# curl http://127.0.0.1:8082
welcome to huayuedu
[root@docker ~]# curl http://127.0.0.1:8083
welcome to huayued

与第一种实现数据共享的方法相比，不必再为每个容器指定volemu，所有volume都在volume container 中定义 好了，容器只需与volume container关联，实现了容器与Docker host的解

第三种方法

volume container的数据归根到底还是在Docker host里，对容器的可移植性有一定的限制。这里可以使用data- packed volume container。其原理是将数据打包到镜像中，然后通过--volumes-from共享。

示例如下，使用Dockerfile构建镜像，将Docker host中的数据进行打包。ADD指令是将html目录中的数据添加到 容器目录/usr/share/nginx/html中。VOLUME指令的作用与-v效果相同，用来创建volume，并且会把 /usr/share/nginx /html目录中的数据复制到volume中。

[root@docker ~]# mkdir html/
[root@docker ~]# echo huayu > index.html
[root@docker ~]# vim Dockerfile
FROM busybox:latest
ADD html /usr/share/nginx/html
VOLUME /usr/share/nginx/html
CMD [“/bin/bash”]
[root@docker ~]# docker build -t cy_hy /roo

 使用新构建的镜像创建data-packed volume container，创建新的nginx容器，使用参数--volumes-from 指定使用cy_data123容器提供的volume

[root@docker ~]# docker create --name cy_data123 cy_hy
[root@docker ~]# docker run --name cynginx7 -itd -p 8087:80 --volumes-from cy_data123 nginx
[root@docker ~]# docker inspect cynginx7
[root@docker ~]# curl http://127.0.0.1:8087
huayu

容器能够正确读取volume中的数据。data-packed volume container是自包含的，不依赖Docker host 提供数据，具有很强的移植性，非常适合只使用静态数据的场景，比如应用的配置信息、web server的静态文 件等

总结

1、实现数据共享的方法有：容器指定同一个volume、volume contauner和data-packed volume contauner。

2、volume分为两类：Bind mounts和Docker managed volume。

3、创建容器时，使用-v参数可以实现容器数据持久化存储，volume分为两类：Bind mounts类型是 将volume中的数据复制到容器中，Docker managed volume是将容器中的数据复制到volume中