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Docker 数据卷管理

数据卷简介​

Docker 数据卷（Volume）是一个可供容器使用的特殊目录，它将主机操作系统目录直接映射进容器。

数据卷的特点​

  • 持久化存储: 数据不会因为容器删除而丢失
  • 数据共享: 多个容器可以同时挂载同一个数据卷
  • 性能优化: 数据卷的读写性能优于容器文件系统
  • 独立管理: 数据卷的生命周期独立于容器
  • 跨平台: 支持 Linux、Windows、Mac 等多个平台

数据卷类型​

Docker 提供三种主要的数据持久化方式：

1. Volumes（数据卷）​

由 Docker 管理的数据卷，存储在 Docker 区域（/var/lib/docker/volumes/）。

# 创建数据卷
docker volume create my-volume

# 使用数据卷
docker run -d --name web -v my-volume:/usr/share/nginx/html nginx

2. Bind Mounts（绑定挂载）​

将主机的任意目录或文件挂载到容器中。

# 绑定主机目录到容器
docker run -d --name web -v /data/html:/usr/share/nginx/html nginx

# Windows 系统示例
docker run -d --name web -v C:\data\html:/usr/share/nginx/html nginx

3. tmpfs Mounts（临时文件系统）​

数据存储在主机内存中，容器停止后数据消失。

# 使用 tmpfs
docker run -d --name web --tmpfs /tmp nginx

数据卷基本操作​

创建数据卷​

# 创建数据卷
docker volume create volume-name

# 创建数据卷并指定驱动
docker volume create --driver local volume-name

# 创建数据卷并指定标签
docker volume create --label env=prod volume-name

查看数据卷​

# 列出所有数据卷
docker volume ls

# 查看数据卷详细信息
docker volume inspect volume-name

# 过滤数据卷
docker volume ls --filter "dangling=true"

删除数据卷​

# 删除指定数据卷
docker volume rm volume-name

# 删除所有未使用的数据卷
docker volume prune

# 强制删除所有未使用的数据卷
docker volume prune -f

容器使用数据卷​

使用命名数据卷​

# 创建数据卷
docker volume create mysql-data

# 运行容器并挂载数据卷
docker run -d \
  --name mysql \
  -v mysql-data:/var/lib/mysql \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root123 \
  mysql:5.7

# 查看挂载信息
docker inspect mysql | grep -A 10 Mounts

使用匿名数据卷​

# Docker 会自动创建匿名数据卷
docker run -d --name web -v /usr/share/nginx/html nginx

# 查看匿名卷
docker volume ls

使用绑定挂载​

# 绑定主机目录（绝对路径）
docker run -d \
  --name web \
  -v /data/html:/usr/share/nginx/html \
  nginx

# 只读挂载
docker run -d \
  --name web \
  -v /data/html:/usr/share/nginx/html:ro \
  nginx

# 挂载单个文件
docker run -d \
  --name web \
  -v /data/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf:ro \
  nginx

使用 --mount 参数​

# 使用 --mount（推荐，更明确）
docker run -d \
  --name web \
  --mount type=volume,source=my-volume,target=/usr/share/nginx/html \
  nginx

# bind 类型挂载
docker run -d \
  --name web \
  --mount type=bind,source=/data/html,target=/usr/share/nginx/html \
  nginx

# 只读挂载
docker run -d \
  --name web \
  --mount type=bind,source=/data/html,target=/usr/share/nginx/html,readonly \
  nginx

数据卷实战案例​

案例一：MySQL 数据持久化​

# 1. 创建数据卷
docker volume create mysql-data
docker volume create mysql-config

# 2. 运行 MySQL 容器
docker run -d \
  --name mysql \
  -p 3306:3306 \
  -v mysql-data:/var/lib/mysql \
  -v mysql-config:/etc/mysql/conf.d \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root123 \
  -e MYSQL_DATABASE=mydb \
  mysql:5.7

# 3. 验证数据持久化
docker exec -it mysql mysql -uroot -proot123 -e "CREATE TABLE mydb.test (id INT);"

# 4. 删除并重新创建容器
docker rm -f mysql
docker run -d \
  --name mysql \
  -p 3306:3306 \
  -v mysql-data:/var/lib/mysql \
  -v mysql-config:/etc/mysql/conf.d \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root123 \
  mysql:5.7

# 5. 验证数据仍然存在
docker exec -it mysql mysql -uroot -proot123 -e "SHOW TABLES FROM mydb;"

案例二：Nginx 站点部署​

# 1. 创建主机目录
mkdir -p /data/nginx/html
mkdir -p /data/nginx/conf
mkdir -p /data/nginx/logs

# 2. 准备网站文件
echo "<h1>Hello Docker!</h1>" > /data/nginx/html/index.html

# 3. 运行 Nginx 容器
docker run -d \
  --name nginx \
  -p 80:80 \
  -v /data/nginx/html:/usr/share/nginx/html:ro \
  -v /data/nginx/conf:/etc/nginx/conf.d \
  -v /data/nginx/logs:/var/log/nginx \
  nginx:latest

# 4. 访问测试
curl http://localhost

案例三：多容器共享数据卷​

# 1. 创建共享数据卷
docker volume create shared-data

# 2. 容器 1 写入数据
docker run -d \
  --name writer \
  -v shared-data:/data \
  alpine \
  sh -c "while true; do echo $(date) >> /data/log.txt; sleep 5; done"

# 3. 容器 2 读取数据
docker run -d \
  --name reader \
  -v shared-data:/data:ro \
  alpine \
  sh -c "tail -f /data/log.txt"

# 4. 查看日志
docker logs -f reader

案例四：容器数据备份​

# 1. 运行应用容器
docker run -d \
  --name app \
  -v app-data:/app/data \
  myapp:latest

# 2. 备份数据卷
docker run --rm \
  -v app-data:/source:ro \
  -v /backup:/backup \
  alpine \
  tar czf /backup/app-data-$(date +%Y%m%d).tar.gz -C /source .

# 3. 恢复数据卷
docker run --rm \
  -v app-data:/target \
  -v /backup:/backup \
  alpine \
  tar xzf /backup/app-data-20231201.tar.gz -C /target

案例五：使用 Docker Compose 管理数据卷​

创建 docker-compose.yml 文件：

version: '3.8'

services:
  db:
    image: mysql:5.7
    container_name: mysql
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: root123
      MYSQL_DATABASE: myapp
    volumes:
      - db_data:/var/lib/mysql
      - ./init.sql:/docker-entrypoint-initdb.d/init.sql:ro
    networks:
      - app-network

  web:
    image: nginx:latest
    container_name: nginx
    ports:
      - "80:80"
    volumes:
      - ./html:/usr/share/nginx/html:ro
      - ./nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf:ro
      - web_logs:/var/log/nginx
    depends_on:
      - db
    networks:
      - app-network

  app:
    image: myapp:latest
    container_name: app
    volumes:
      - app_data:/app/data
      - ./config:/app/config:ro
    depends_on:
      - db
    networks:
      - app-network

volumes:
  db_data:
    driver: local
  app_data:
    driver: local
  web_logs:
    driver: local

networks:
  app-network:
    driver: bridge

启动服务：

docker-compose up -d

数据卷迁移​

方法一：使用 tar 备份和恢复​

# 备份数据卷
docker run --rm \
  -v source-volume:/source:ro \
  -v $(pwd):/backup \
  alpine \
  tar czf /backup/volume-backup.tar.gz -C /source .

# 恢复到新数据卷
docker volume create target-volume
docker run --rm \
  -v target-volume:/target \
  -v $(pwd):/backup \
  alpine \
  tar xzf /backup/volume-backup.tar.gz -C /target

方法二：使用容器间复制​

# 从容器复制到主机
docker cp 容器名:/容器路径 主机路径

# 从主机复制到容器
docker cp 主机路径 容器名:/容器路径

方法三：使用数据卷容器​

# 创建数据卷容器
docker create -v /data --name data-container alpine

# 从数据卷容器复制数据
docker run --rm \
  --volumes-from data-container \
  -v $(pwd):/backup \
  alpine \
  tar czf /backup/data.tar.gz /data

数据卷最佳实践​

1. 使用命名数据卷​

避免使用匿名卷，使用命名卷便于管理：

# 推荐
docker volume create mysql-data
docker run -v mysql-data:/var/lib/mysql mysql

# 不推荐
docker run -v /var/lib/mysql mysql

2. 定期备份数据​

# 创建备份脚本
#!/bin/bash
BACKUP_DIR=/backup
DATE=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)

docker run --rm \
  -v mysql-data:/source:ro \
  -v $BACKUP_DIR:/backup \
  alpine \
  tar czf /backup/mysql-$DATE.tar.gz -C /source .

# 保留最近 7 天的备份
find $BACKUP_DIR -name "mysql-*.tar.gz" -mtime +7 -delete

3. 使用只读挂载​

对于配置文件等不需要修改的数据，使用只读挂载：

docker run -v /data/config:/config:ro nginx

4. 分离数据和应用​

# 数据卷存储数据
docker run -v app-data:/app/data app

# 绑定挂载存储配置
docker run -v /data/config:/app/config:ro app

5. 监控数据卷使用​

# 查看数据卷占用空间
docker system df -v

# 查看特定数据卷大小
docker volume inspect volume-name | grep Mountpoint
sudo du -sh /var/lib/docker/volumes/volume-name/_data

故障排查​

数据卷权限问题​

# 检查挂载目录权限
docker exec -it 容器名 ls -la /挂载路径

# 修改容器内权限
docker exec -it 容器名 chown -R user:group /挂载路径

# 或在 Dockerfile 中设置
RUN chown -R user:group /app/data

数据卷无法删除​

# 查看哪些容器使用了该卷
docker ps -a --filter volume=volume-name

# 删除使用该卷的容器
docker rm -f 容器名

# 再删除数据卷
docker volume rm volume-name

Windows 路径问题​

# Windows 下使用正确的路径格式
docker run -v C:/data:/app/data app

# 或使用 Git Bash 的路径转换
docker run -v /c/data:/app/data app

性能优化​

使用本地卷驱动选项​

# 创建数据卷时指定选项
docker volume create \
  --driver local \
  --opt type=none \
  --opt device=/data/volumes/myvolume \
  --opt o=bind \
  myvolume

选择合适的存储驱动​

# 在 daemon.json 中配置存储驱动
{
  "storage-driver": "overlay2"
}

避免频繁的小文件读写​

对于日志等频繁写入的场景，考虑使用 volume 而非 bind mount：

# 使用 volume（性能更好）
docker run -v logs:/var/log/app app

# 而不是 bind mount
docker run -v /data/logs:/var/log/app app
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