Docker存储
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容器技术使用了 rootfs 机制和 Mount Namespace,构建出了一个同宿主机完全隔离开的文件系统环境。这时候,我们就需要考虑这样两个问题:
容器里进程新建的文件,怎么才能让宿主机获取到?
宿主机上的文件和目录,怎么才能让容器里的进程访问到?
这正是 Docker Volume 要解决的问题:Volume 机制,允许你将宿主机上指定的目录或者文件,挂载到容器里面进行读取和修改操作。
在 Docker 项目里,它支持两种 Volume 声明方式,可以把宿主机目录挂载进容器的 /test 目录当中:
而这两种声明方式的本质,实际上是相同的:都是把一个宿主机的目录挂载进了容器的 /test 目录。
只不过,在第一种情况下,由于你并没有显示声明宿主机目录,那么 Docker 就会默认在宿主机上创建一个临时目录 /var/lib/docker/volumes/[VOLUME_ID]/_data
,然后把它挂载到容器的 /test 目录上。
而在第二种情况下,Docker 就直接把宿主机的 /home 目录挂载到容器的 /test 目录上。
当容器进程被创建之后,尽管开启了 Mount Namespace,但是在它执行 chroot(或者 pivot_root)之前,容器进程一直可以看到宿主机上的整个文件系统。
而宿主机上的文件系统,也自然包括了我们要使用的容器镜像。这个镜像的各个层,保存/var/lib/docker/aufs/diff
目录下,在容器进程启动后,它们会被联合挂在/var/lib/docker/aufs/mnt/ 目录中,这样容器所需的 rootfs 就准备好了。
所以,只需要在 rootfs 准备好之后,在执行 chroot 之前,把 Volume 指定的宿主机目录(比如 /home 目录),挂载到指定的容器目录(比如 /test 目录)在宿主机上对应的目录(即 /var/lib/docker/aufs/mnt/[可读写层 ID]/test)上,这个 Volume 的挂载工作就完成了。
更重要的是,由于执行这个挂载操作时,“容器进程”已经创建了,也就意味着此时 Mount Namespace 已经开启了。所以,这个挂载事件只在这个容器里可见。在宿主机上,是看不见容器内部的这个挂载点的。这就保证了容器的隔离性不会被 Volume 打破。
注意:这里提到的"容器进程",是 Docker 创建的一个容器初始化进程 (dockerinit),而不是应用进程 (ENTRYPOINT + CMD)。dockerinit 会负责完成根目录的准备、挂载设备和目录、配置 hostname 等一系列需要在容器内进行的初始化操作。最后,它通过 execv() 系统调用,让应用进程取代自己,成为容器里的 PID=1 的进程。
这里要使用到的挂载技术,是 Linux 的绑定挂载(bind mount)机制。它的主要作用就是,允许你将一个目录或者文件,而不是整个设备,挂载到一个指定的目录上。并且,这时你在该挂载点上进行的任何操作,只是发生在被挂载的目录或者文件上,而原挂载点的内容则会被隐藏起来且不受影响。
其实,绑定挂载实际上是一个 inode 替换的过程。在 Linux 操作系统中,inode 可以理解为存放文件内容的“对象”,而 dentry,也叫目录项,就是访问这个 inode 所使用的“指针”
mount --bind /home /test,会将 /home 挂载到 /test 上。其实相当于将 /test 的 dentry,重定向到了 /home 的 inode。这样当我们修改 /test 目录时,实际修改的是 /home 目录的 inode。这也就是为何,一旦执行 umount 命令,/test 目录原先的内容就会恢复:因为修改真正发生在的,是 /home 目录里。
所以,在一个正确的时机,进行一次绑定挂载,Docker 就可以成功地将一个宿主机上的目录或文件,不动声色地挂载到容器中。
这样,进程在容器里对这个 /test 目录进行的所有操作,都实际发生在宿主机的对应目录(比如,/home,或者 /var/lib/docker/volumes/[VOLUME_ID]/_data)里,而不会影响容器镜像的内容。
那么,这个 /test 目录里的内容,既然挂载在容器 rootfs 的可读写层,它会不会被 docker commit 提交掉呢? 答案是不会。
容器的镜像操作,比如 docker commit,都是发生在宿主机空间的。而由于 Mount Namespace 的隔离作用,宿主机并不知道这个绑定挂载的存在。所以,在宿主机看来,容器中可读写层的 /test 目录(/var/lib/docker/aufs/mnt/[可读写层 ID]/test),始终是空的。
不过,由于 Docker 一开始还是要创建 /test 这个目录作为挂载点,所以执行了 docker commit 之后,你会发现新产生的镜像里,会多出来一个空的 /test 目录。毕竟,新建目录操作,又不是挂载操作,Mount Namespace 对它可起不到“障眼法”的作用。
结合以上的讲解,现在来亲自验证一下:首先,启动一个 helloworld 容器,给它声明一个 Volume,挂载在容器里的 /test 目录上:
容器启动之后,我们来查看一下这个 Volume 的 ID:
然后,使用这个 ID,可以找到它在 Docker 工作目录下的 volumes 路径:
这个 _data 文件夹,就是这个容器的 Volume 在宿主机上对应的临时目录了。
接下来,我们在容器的 Volume 里,添加一个文件 text.txt:
这时,我们再回到宿主机,就会发现 text.txt 已经出现在了宿主机上对应的临时目录里:
可是,如果你在宿主机上查看该容器的可读写层,虽然可以看到这个 /test 目录,但其内容是空的。
可以确认,容器 Volume 里的信息,并不会被 docker commit 提交掉;但这个挂载点目录 /test 本身,则会出现在新的镜像当中。
具体卷的使用说明参考后面几篇文章。