【云原生】Docker数据卷及网络详细讲解

微枫Micromaple 2024-02-21 原文

前言

大家好，本文是对 Docker 数据卷及网络详细讲解，讲解了如何创建使用数据卷，以及如何使用 Docker network。希望对大家有所帮助~

一、Docker 数据卷

Docker 数据卷是一种广泛使用的工具，用于确保容器在运行时的数据持久性。Docker 数据卷是安装在 Docker 容器上的文件系统，用于保存正在运行的容器生成的数据。

它可以绕过UFS，可以提供很多有用的特性：

可以在容器之间共享和重用
对数据卷的修改会立马生效
更新数据卷不会影响镜像
当该容器不再存在时，数据卷依然持续存在

1.1、数据卷(Volumes)

当我们创建一个数据卷时，它存储在 Docker 主机上的一个目录中。数据卷由 Docker 管理，并与主机的核心功能隔离。

给定的数据卷可以同时安装到多个容器中。当没有正在运行的容器使用数据卷时，数据卷仍然可供 Docker 使用，并且不会自动删除。

当我们挂载一个数据卷时，它可能是命名的或匿名的。匿名数据卷在首次挂载到容器时没有明确的名称，因此 Docker 给它们一个随机名称，保证在给定的 Docker 主机中是唯一的。除了名称之外，命名卷和匿名卷的行为方式相同。

1.2、数据挂载(Bind mounts)

数据挂载可以存储在主机系统的任何位置。Docker 主机或 Docker 容器上的非 Docker 进程可以随时修改它们。

当我们使用绑定挂载时，主机上的文件或目录被挂载到容器中。文件或目录由其在主机上的完整路径引用。该文件或目录不需要已经存在于 Docker 主机上。

数据挂载非常有效，但它们依赖于主机的文件系统，具有可用的特定目录结构。如果我们想开发新的 Docker 应用程序，那么考虑使用命名卷而不是绑定挂载。

1.3、临时挂载(tmpfs mounts)

tmpfs 挂载只存储在宿主机系统的内存中，从不写入宿主机系统的文件系统。它不会保存在磁盘上，无论是在 Docker 主机上还是在容器内。

tmpfs mount 可以在容器的生命周期内用于存储非持久状态或敏感信息。

1.4、 -v 或 --mount 标志

-v 或 --volume 标志用于独立容器，而 --mount 标志用于 swarm 服务。但是，从 Docker 17.06 开始，我们也可以将 --mount 与独立容器一起使用。

--mount更加明确和详细。最大的区别是 -v 语法将所有选项组合在一个字段中，而 --mount语法将它们分开。

Docker 新用户应该选择 --mount 参数。如果用户需要指定卷驱动程序选项，则使用 --mount 参数。

1.4.1、-v 或 --volume

以冒号字符 : 分隔，字段必须按正确的顺序排列。冒号: 前面是宿主机目录，后面为容器内目录*(前宿主机，后容器)*。宿主机目录不存在，会自动生成。

例如，启动一个 ubuntu 容器，宿主机/usr/local/data 目录挂载到容器 /data 目录：

$ docker run -it -v /usr/local/data:/data ubuntu:18.04 /bin/bash

1.4.2、–mount

由多个键值对组成，以逗号分隔，每个键值对由<key>=<value>组成。--mount 语法比 -v 或 --volume 更冗长。

可以指定挂载类型，可以为 volume 、bind 或 tmpfs。不指定挂载类型，默认是 volume 挂载类型。

挂载 volume 类型：

$ docker run -it --mount type=volume,source=my-data,destination=/data ubuntu:18.04 /bin/bash

挂载 bind 类型：

$ docker run -it --mount type=bind,source=/usr/local/data,destination=/data ubuntu:18.04 /bin/bash

挂载 tmpfs 类型

$ docker run -it --mount type=tmpfs,destination=/data ubuntu:18.04 /bin/bash

type ：要挂载的类型。可以是 bind、volume 或 tmpfs。
source ：要挂载的源。对于有名字的数据卷，这里是数据卷的名字。对于匿名卷忽略这个字段。
destination ：要挂载的容器内路径。将文件或目录挂载在容器中的路径作为其值。可能被指定为 destination、dst 或 target。

--mount挂载类型为 volume 时，source 指定的源为数据卷的名字。如果不指定source，则会默认挂载在 docker 数据卷的默认目录下(/var/lib/docker/volumes/)。

1.5、数据卷操作

创建数据卷：

$ docker volume create my-vol

查看所有数据卷：

$ docker volume ls
DRIVER    VOLUME NAME
local     my-vol

查看指定数据卷详细信息：

$ docker volume inspect my-vol

结果如下：

[
    {
        "CreatedAt": "2022-07-28T06:35:33Z",
        "Driver": "local",
        "Labels": {},
        "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/my-vol/_data",
        "Name": "my-vol",
        "Options": {},
        "Scope": "local"
    }
]

删除数据卷：

$ docker volume rm my-vol

清除无主的数据卷：

$ docker volume prune

删除容器时，同时删除数据卷：

$ docker rm -v

1.6、挂载数据卷实操

启动nginx容器，挂载容器：

--mount方式

$ docker run -d -p 80:80 --mount source=my-html,destination=/usr/share/nginx/html nginx:latest

-v 方式

$ docker run -d -p 80:80 -v my-html:/usr/share/nginx/html nginx:latest

启动后，此时我们进入到my-html数据卷目录，/var/lib/docker/volumes/my-html/_data

root@ubuntu:/var/lib/docker/volumes/my-html/_data# cd /var/lib/docker/volumes/my-html/_data
root@ubuntu:/var/lib/docker/volumes/my-html/_data# ll
total 16
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jul 28 07:38 ./
drwx-----x 3 root root 4096 Jul 28 07:38 ../
-rw-r--r-- 1 root root  497 Jul 19 14:05 50x.html
-rw-r--r-- 1 root root  615 Jul 19 14:05 index.html

我们可以看到宿主机目录下生成了nginx的html文件。

二、Docker 网络

网络是关于进程之间的通信，Docker 的网络也不例外。Docker 网络主要用于通过运行 Docker 守护进程的主机在 Docker 容器和外部世界之间建立通信。

Docker 的网络子系统是可插拔的，使用驱动程序。默认情况下存在几个驱动程序，并提供核心网络功能：

bridge：默认网络驱动程序。如果您未指定驱动程序，则这是您正在创建的网络类型。当你的应用程序在需要通信的独立容器中运行时，通常会使用桥接网络。
host：对于独立容器，去掉容器与 Docker 主机之间的网络隔离，直接使用主机的网络。
overlay： Overlay 网络将多个 Docker 守护进程连接在一起，使 swarm 服务能够相互通信。还可以使用覆盖网络来促进 swarm 服务和独立容器之间的通信，或者不同 Docker 守护程序上的两个独立容器之间的通信。这种策略消除了在这些容器之间进行操作系统级路由的需要。
ipvlan：IPvlan 网络使用户可以完全控制 IPv4 和 IPv6 寻址。
macvlan：Macvlan 网络允许您将 MAC 地址分配给容器，使其在您的网络上显示为物理设备。
none：对于这个容器，禁用所有网络。

2.1、Docker 网络操作

创建network ：

#不指定网络驱动时默认创建的 bridge 网络
$ docker network create my-network

创建bridge network ，使用参数 -d 指定驱动类型为bridge

$ docker network create -d bridge my-bridge-network

创建overlay network ，使用参数 -d 指定驱动类型为overlay

#首先需要初始化 swarm 
$ docker swarm init
#创建 overlay network
$ docker network create -d overlay --attachable my-overlay-network

查看network 内部信息：

$ docker network inspect my-network

查看已创建的 network 列表：

$ docker network ls

将正在运行的容器连接到网络：

$ docker network connect my-network my_container

启动时将容器连接到网络：

语法：docker run --network=<network-name>

$ docker run -itd --network=my-network my_container

删除 network

$ docker network rm my-network

断开容器的网络：

$ docker network disconnect my-network my_container

删除所有未使用的网络：

$ docker network prune

2.2、Docker 网络交互

首先我们先创建network，这里我们使用默认的bridge network

$ docker network create nginx_network

我们准备两个nginx 容器

$ docker run -d -p 80:80 --net=nginx_network --name nginx_1 nginx:latest

$ docker run -d -p 81:80 --net=nginx_network --name nginx_2 nginx:latest

查看容器状态：

$ docker ps 
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                NAMES
c3e6ce4be703        nginx:latest        "/docker-entrypoint.…"   3 seconds ago       Up 3 seconds        0.0.0.0:81->80/tcp   nginx_2
b83d876e9225        nginx:latest        "/docker-entrypoint.…"   6 seconds ago       Up 6 seconds        0.0.0.0:80->80/tcp   nginx_1

查看 network 状态

$ docker network inspect nginx_network