Docker 提供多種資料持久化方案，讓容器中的資料得以儲存，即使容器被刪除或重建。Volume 是 Docker 原生管理的機制，提供獨立於容器生命週期的儲存空間。Bind Mounts 則將主機目錄掛載到容器中，實作資料分享。tmpfs Mounts 利用主機記憶體作為臨時儲存，適用於需要高效能的場景。選擇合適的策略取決於應用程式的需求，例如資料的生命週期、存取頻率和安全性考量。理解這些機制的差異，才能有效管理容器化應用程式的資料，確保資料安全和系統穩定性。
Docker Volume 管理與應用
Docker Volume 是用於持久化儲存資料的重要機制，確保容器中的資料不會因容器的刪除而遺失。本篇文章將探討 Docker Volume 的使用、掛載和管理。
建立與掛載 Docker Volume
當你執行一個需要持久化儲存的容器時，可以使用 -v 選項來掛載一個 Volume。例如，啟動一個 MySQL 容器並掛載一個名為 pv-mysql-data 的 Volume：
docker run --name mysql-01 -v pv-mysql-data:/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-password -d mysql
內容解密：
docker run：啟動一個新的容器。--name mysql-01：指定容器名稱為mysql-01。-v pv-mysql-data:/var/lib/mysql：將名為pv-mysql-data的 Volume 掛載到容器的/var/lib/mysql目錄。-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-password：設定環境變數MYSQL_ROOT_PASSWORD為my-password。-d mysql：使用mysql映象並在後台執行。
如果 pv-mysql-data Volume 不存在，Docker 會自動建立它。這使得管理 Volume 變得更加方便。
掛載現有的 Volume
當你刪除或升級容器時，Volume 中的資料不會被刪除。因此，你可以在新的容器中掛載相同的 Volume，以保留之前的資料。例如，升級 MySQL 容器：
docker run --name mysql-01 -v pv-mysql-data:/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-password -d mysql:v2
內容解密：
- 這條命令與前一條類別似，但使用的 MySQL 映象版本不同（
mysql:v2）。 - 由於使用了相同的 Volume 名稱 (
pv-mysql-data)，新容器會掛載相同的 Volume，保留原有的資料函式庫資料。
在多個容器中掛載相同的 Volume
Docker 允許多個容器掛載相同的 Volume，這對於需要分享資料的應用場景非常有用。例如，多個 Web 伺服器容器可以掛載同一個包含靜態網站資料的 Volume：
docker run --name webserver01 -v webdata:/opt/web/data -d bitnami/nginx:latest
docker run --name webserver02 -v webdata:/opt/web/data -d bitnami/nginx:latest
docker run --name webserver03 -v webdata:/opt/web/data -d bitnami/nginx:latest
docker run --name webserver04 -v webdata:/opt/web/data -d bitnami/nginx:latest
內容解密：
- 四個 NGINX 容器都掛載了名為
webdata的 Volume 到/opt/web/data目錄。 - 由於 NGINX 只讀取資料，不會出現因多個容器同時寫入導致的鎖定錯誤。
列出 Docker Volumes
當系統中存在多個 Volume 時，可以使用 docker volume ls 命令列出所有已建立的 Volume：
docker volume ls
內容解密：
- 此命令顯示 Docker 主機上所有已建立的 Volume。
Docker 資料管理與持久化技術深度解析
在容器化的世界中，資料持久化是一項至關重要的議題。Docker 提供兩種主要方式來實作資料持久化：Volumes 和 Bind Mounts。正確理解和使用這兩種技術，可以有效管理容器資料，提升系統的穩定性和可維護性。
Docker Volumes 的管理與清理
Docker Volumes 是由 Docker 管理的持久化儲存解決方案。當使用 Volume 時，資料會儲存在 Docker 指定的目錄（通常是 /var/lib/docker/volumes）。隨著時間的推移，這個目錄可能會佔用大量磁碟空間，因此定期清理不再使用的 Volumes 成為一項重要的管理工作。
刪除容器的同時移除 Volume
使用 docker rm 命令刪除容器時，可以加上 -v 引數來刪除與該容器相關聯的 Volume。例如：
docker rm -v mysql
這將刪除名為 mysql 的容器及其相關的 Volume。
單獨管理 Volume
除了在刪除容器時順便刪除 Volume 外，也可以單獨對 Volume 進行管理。以下是一些常用的 Volume 管理命令：
- 列出所有 Volume：
docker volume ls - 刪除特定 Volume：
docker volume rm <volume_name> - 清理未使用的 Volume：
docker volume prune
在使用 docker volume prune 命令時，系統會列出即將被刪除的 Volume 並進行確認。這是一個不可逆的操作，因此需要謹慎使用。
Docker Bind Mounts 的原理與應用
除了 Volume 外，Docker 還提供另一種資料持久化的方式：Bind Mount。Bind Mount 允許將主機上的任意目錄掛載到容器內部，與 Volume 不同的是，Bind Mount 不受 Docker 的管理。
Bind Mount 的特點
- 可以掛載主機上的任意目錄到容器內。
- 不受 Docker 管理，需要手動維護。
- 可以在容器啟動時自動建立掛載目錄。
為何使用 Bind Mount？
在某些場景下，Bind Mount 提供了比 Volume 更大的彈性。例如，當需要將主機上的特定資料目錄直接掛載到容器中使用時，Bind Mount 成為一個理想的選擇。
Volume 與 Bind Mount 的比較
| 特性 | Volume | Bind Mount |
|---|---|---|
| 管理方式 | 由 Docker 管理 | 不受 Docker 管理 |
| 儲存位置 | 固定目錄（通常是 /var/lib/docker/volumes） | 主機上的任意目錄 |
| 建立方式 | 使用 docker volume create 命令 | 在執行 docker run 時使用 -v 引數指定 |
| 刪除方式 | 使用 docker volume rm 命令 | 手動刪除主機上的目錄 |
內容重點整理
- Docker Volume 是由 Docker 管理的持久化儲存方案。
- 使用
docker volume prune可以清理未使用的 Volume。 - Bind Mount 允許將主機上的任意目錄掛載到容器內。
- Bind Mount 不受 Docker 管理，需要手動維護。
- 根據具體需求選擇合適的資料持久化策略。
透過上述的解析，我們可以更深入地理解 Docker 資料管理的核心概念和技術細節，為實際應用中的容器化資料管理提供堅實的基礎。
Docker 資料管理：Bind Mounts 與 tmpfs Mounts 詳解
在 Docker 中，資料管理是非常重要的一環。除了使用 Docker Volumes 外，Bind Mounts 和 tmpfs Mounts 也是常見的資料管理方式。本文將探討這兩種方式的使用方法和注意事項。
Bind Mounts：主機與容器之間的資料分享
Bind Mounts 允許將主機上的任意目錄掛載到容器中，使得容器可以存取主機上的資料。這種方式在開發和測試階段非常有用。例如，當你正在開發一個應用程式時，可以將原始碼儲存在主機上的 /source 目錄中，並將編譯後的執行檔儲存在 /apps/testapp 目錄中。然後，可以使用 Bind Mounts 將 /apps/testapp 目錄掛載到容器中，以便在容器中測試應用程式。
使用 Bind Mounts 的步驟
- 使用
docker run命令的-v選項，將主機上的/apps/testapp目錄掛載到容器中的/bin/testapp目錄。
docker run -d -v /apps/testapp:/bin/testapp ubuntu:latest
- 在容器中執行應用程式，以測試其功能。
docker exec -it <容器ID> /bin/testapp/testapp
- 如果需要修改程式碼，可以在主機上進行修改，然後重新編譯執行檔。容器中的應用程式將自動使用新的執行檔。
Bind Mounts 的優缺點
Bind Mounts 的主要優點是可以在主機和容器之間分享資料。然而，這種方式也存在一些風險，例如，如果將主機上的敏感目錄（如 /etc）掛載到容器中，可能會導致安全問題。
tmpfs Mounts：使用主機 RAM 作為臨時儲存
tmpfs Mounts 允許將主機的 RAM 作為臨時儲存空間，用於存放容器中的資料。這種方式對於某些工作負載非常有用，例如需要高速存取資料的應用程式。
使用 tmpfs Mounts 的步驟
- 使用
docker run命令的--mount選項，建立一個 tmpfs Mount。
docker run --mount type=tmpfs,target=/opt/html,tmpfs-mode=1770,tmpfs-size=1000000 --name nginx-test -d bitnami/nginx:latest
- 在容器中執行命令，以驗證 tmpfs Mount 是否正確建立。
docker exec -it nginx-test df -h
tmpfs Mounts 的優缺點
tmpfs Mounts 的主要優點是提供了高速的資料存取速度。然而，這種方式也存在一些限制，例如，tmpfs Mounts 只支援 Linux 平台，且單個 tmpfs Mount 只能掛載到一個容器中。此外，如果不指定大小，Docker 將使用主機 RAM 的一半作為 tmpfs Mount 的大小，這可能會導致 RAM 不足的問題。
內容解密：Bind Mounts 與 tmpfs Mounts 的比較
| 特性 | Bind Mounts | tmpfs Mounts |
|---|---|---|
| 資料儲存位置 | 主機上的任意目錄 | 主機的 RAM |
| 資料永續性 | 資料儲存在主機上 | 資料儲存在 RAM 中，容器停止後資料將遺失 |
| 效能 | 取決於主機的檔案系統效能 | 高速存取速度 |
| 安全性 | 需要注意主機上的敏感目錄 | 需要注意 RAM 不足的問題 |
| 平台支援 | 跨平台支援 | 只支援 Linux 平台 |
在選擇 Bind Mounts 或 tmpfs Mounts 時，需要根據具體的使用場景和需求進行選擇。透過瞭解這兩種方式的特性和限制，可以更好地管理 Docker 中的資料。
深入理解 Docker 網路
到目前為止，我們主要關注如何在主機系統上存取容器。然而，在許多情況下，僅僅能夠在本機存取容器是不夠的，我們還需要將容器暴露給外部使用者或系統。將容器暴露給外部並不像簡單地執行一個容器那麼簡單，我們需要考慮 Docker 提供的各種選項來將容器連線到網路。
技術需求
本章節沒有特定的技術需求。如果您想使用本章節中的範例建立網路，可以使用在第一章《Docker 和容器基礎》中建立的 Docker 主機。本章節中使用的網路範例對於未來的章節並非必要。
探索 Docker 網路
在本文中，我們將討論 Docker 中可用的網路選項，以及如何使用它們將容器暴露給外部使用者和系統。Docker 包含多種網路選項來將容器連線到您的網路，如果預設的網路選項無法滿足您的需求，您還可以選擇多種第三方網路外掛程式，它們提供了基本網路堆積疊中不包含的功能。預設情況下，Docker 網路專注於單一主機，但對於更複雜的案例，它包含了透過使用 Docker Swarm 來促進跨主機網路的功能。由於業界已經從使用 Docker Swarm 轉向其他解決方案，如 Kubernetes，本章節將重點關注單主機網路。
TCP/IP 連線埠快速回顧
我們假設您對 TCP/IP 有一定的瞭解，但對於那些新手來說，瞭解一些本章節中將會提到的網路概念是非常重要的。瞭解連線埠是完全理解 Docker 中暴露服務限制的關鍵概念。
當您組態 IP 時，您會為系統中的每個網路介面卡分配一個唯一的 IP 位址。當進行輸入或輸出連線時，請求中包括 IP 位址和介於 1 到 65535 之間的連線埠。您可能並不總是看到請求中的連線埠，因為許多應用程式會根據所使用的協定自動包含預設的連線埠。當您在瀏覽器中輸入 URL 時，通常只使用協定和主機名稱。舉個例子，如果您想開啟 Kubernetes 的首頁，您會在瀏覽器中輸入 http://kubernetes.io。HTTP 的預設連線埠是 80，所有瀏覽器都會預設請求使用連線埠 80。在幕後，瀏覽器實際上是在請求 http://kubernetes.io:80。
IP 位址和連線埠的組合被稱為通訊端（socket），表示為 <IP 位址>:<連線埠>（例如 192.168.1.1:443）。通訊端是雙向通訊所必需的。當您請求一個網頁時，您的電腦會使用一個在 49152 和 65535 之間隨機選擇的連線埠發出輸出請求。
@startuml
skinparam backgroundColor #FEFEFE
skinparam defaultTextAlignment center
skinparam rectangleBackgroundColor #F5F5F5
skinparam rectangleBorderColor #333333
skinparam arrowColor #333333
title TCP/IP 連線埠快速回顧
rectangle "傳送請求到 192.168.100.10:80 使用隨機連線埠 491" as n1
rectangle "回應到 192.168.100.150:49160" as n2
rectangle "傳送請求到 192.168.100.20:80 使用隨機連線埠 491" as n3
rectangle "回應到 192.168.100.150:49161" as n4
n1 --> n2
n2 --> n3
n3 --> n4
@enduml
圖表翻譯： 此圖示展示了使用者端與兩個不同的伺服器之間的通訊過程。使用者端使用不同的隨機連線埠對兩個伺服器發起請求，伺服器則回應到使用者端的對應連線埠。
圖表內容解密：
- 使用者端使用隨機產生的連線埠對伺服器發起請求。
- 伺服器回應使用者端的請求，使用使用者端指定的隨機連線埠。
- 同時進行多個連線時，使用者端會使用不同的隨機連線埠。
Docker 網路型別
Docker 提供了多種網路型別，包括：
- bridge 網路：預設的網路型別，用於單一主機上的容器間通訊。
- host 網路：容器直接使用主機的網路堆積疊。
- overlay 網路：用於跨多個主機的容器間通訊，通常與 Docker Swarm 一起使用。
- macvlan 網路：允許為容器分配 MAC 位址，使其表現得像物理機器一樣。
- none 網路：停用容器的網路功能。
建立使用者自定義的 bridge 網路
您可以透過以下命令建立一個新的 bridge 網路：
docker network create --driver bridge my_bridge_network
將容器連線到自定義 bridge 網路
在啟動容器時，您可以透過 --network 引數將其連線到自定義的 bridge 網路：
docker run -d --name my_container --network my_bridge_network my_image
內容解密：
docker network create命令用於建立新的 Docker 網路。--driver bridge指定了網路驅動程式為 bridge。docker run命令用於啟動一個新的容器。--network引數指定了容器要連線的網路。
常見問題
以下哪種卷提供了容器的持久儲存？
- A. tmpfs
- B. Bind mounts
- C. Volumes
- D. SAN
答案：C
Docker 卷必須在使用前建立嗎？
- A. True
- B. False
答案：A
在具有 64 GB RAM 的主機上建立 tmpfs 卷時，如果未設定大小，Docker 將建立多大的卷？
- A. 1 GB
- B. 64 GB
- C. 20 GB
- D. 32 GB
答案：B
當移除容器時，Docker 卷會自動刪除嗎？
- A. True
- B. False
答案：B
以下哪種卷型別由 Docker daemon 管理？
- A. Bind volumes
- B. Named volumes
- C. All volumes
- D. None
答案：B
如何刪除未使用的 bind 卷？
- A. 無需刪除；Docker 將自動刪除它
- B.
docker volume prune - C.
docker volume bind prune - D. 您必須手動刪除 bind 資料夾
答案：D