docker的文件系统（docker restart、start、stop与容器文件系统）

本文目录

• docker restart、start、stop与容器文件系统
• 深入理解docker volume
• Docker基础
• Docker（5）——数据管理
• Docker容器运行错误之文件系统问题
• docker镜像运行在低版本系统

docker restart、start、stop与容器文件系统

大概是在2016/10前后，我们部门使用docker一段时间后偶尔会出现docker exec ... 无法进入容器的问题，环境为centos7.2、docker1.12.6，docker存储引擎为devicemapper，经过排查发现容器对应的文件系统已经umount，且发现开发同学用了大量的docker restart ... 操作。于是产生docker restart导致容器文件系统umount的疑问，后面对docker restart、start、stop三个命令与容器文件系统关系做了研究，以下是研究的记录。
通过docker run启动一个容器后，docker会同时挂载该容器的内存文件系统与容器的根文件系统（rootfs），比如

若容器的根文件系统（rootfs）umount，执行 docker exec -it xxx /bin/bash or /bin/sh会触发异常：

同时执行 docker restart xxx会触发异常：
分别查看docker restart、start、stop三个命令的debug信息，这里的实践环境为：centos7.2、docker1.12.6、存储引擎（storage-driver）:devicemapper、镜像：nginx:1.12

通过上面的日志输出可以了解到

分析发现，docker restart命令并不是stop、start两个命令的顺序叠加，docker restart操作并不涉及容器文件系统的处理，开始怀疑的由于docker restart操作导致容器的文件系统处于umount状态此处没有找到证据，但为了保证容器的根文件系统与内存系统mount的正确性，推荐对一个容器的重启使用docker stop xxx 然后 docker start xxx，而非docker restart xxx。

深入理解docker volume

​ Docker Volume 即数据卷，用于保持数据持久化,例如MySQL运行在Docker容器中时，一般将数据通过 Docker Volume 保存在主机上，这样即使删除MySQL容器，数据依然保存在主机上，有效保证了数据的安全性。

​ Docker Volume 就是一个目录或者文件，通俗得理解就是宿主机或者网络存储系统中的一个目录或者文件挂载在容器中用于保持数据持久化

我们先了解一下什么是联合文件系统

联合文件系统（ UnionFS ）是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下(unite several directories into a single virtual filesystem)。

联合文件系统是 Docker 镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像（没有父 镜像），可以制作各种具体的应用镜像。

如果运行中的容器修改了现有的一个已经存在的文件，那该文件会从读写层下面的只读层复制到读写层，该文件的只读版本仍然存在，只是被读写层中该文件的副本所隐藏，这是“写时复制(COW)”机制 “

但对对于磁盘io要求比较高的redis MySQL 等应用，不适合这种分层叠加写时复制文件系统

这个设计虽然使得Docker可以提高镜像构建、存储和分发的效率，节省了时间和存储空间，然而也存在如下问题。

为了解决这些问题docker引入了数据卷机制（docker volume,volume是存在一个或多个容器中的特定文件或文件夹，这个目录能够独立于联合文件系统的形式在宿主机中存在，并为数据的共享与持久提供一下便利。

​ 数据卷容器也是一个容器 它的目的是专门提供数据卷给其他容器挂载

什么时候需要用的数据卷容器

注意：

使用 --volume-from 参数所挂载的数据的容器自身并不需要保持运行状态

如果删除了挂载的容器（volume_docker,dbdat1,dbdata2),数据卷并不会被删除，如果要删除一个数据卷，必须在删除最后一个还挂载着它的容器时使用docker rm -v 命令指定同时删除关联的容器

在Dockerfile 中通过 VOLUME 指令添加 数据卷

Docker基础

Docker 是一个开源的应用容器引擎，基于Go 语言 并遵从 Apache2.0 协议开源。

Docker 可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上，也可以实现虚拟化。

容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口（类似 iPhone 的 app）,更重要的是容器性能开销极低。

Docker最早是在Ubuntu 12.04上开发实现的；

Red Hat则从RHEL6.5开始对Docker进行支持。

而后Windows和Mac上也相应有了Docker版本支持。

在Docker容器技术出现之前，Linux上是已经有一个docker的工具的，但此docker非彼Docker。

这个docker是一个窗口停靠栏程序，就像苹果的Mac系统中的dock那个程序一样的一个工具。
为了区分开来，我们以Docker和docker来进行区分。
Docker：指容器技术。
docker：指窗口停靠栏程序。

Docker技术出来后，因为Linux系统上已经有了docker这个工具，所以Docker软件名也不能跟人家重名啊，要不然没办法安装。

由于那个时候Docker的官网是docker.io，所以就在软件名称上加了io的后缀，在Ubuntu中就是docker.io，在CentOS中就是docker-io。

但是虽然软件名跟docker程序不一样了，但软件安装后的操作命令还是一样的，都是docker的这个命令，所以要安装Docker软件，要先看看有没有安装了那个停靠栏程序docker，有的话要先卸载才行，要不然执行的命令是不对的。

这个时期要安装Docker，就要用docker加io后缀的方式来安装。

Docker容器使用docker.io和docker-io为软件名，主要是前期的一段时间。

后来随着Docker的发展，软件包名改成了docker-engine,不同系统中名称达到了统一。

再后来，随着Docker技术的火爆，在征得docker停靠栏程序作者同意下，原先的停靠栏程序docker名称改掉了，改成了wmdocker，Docker容器技术的软件包名才正式成了docker这个名称，Docker软件包的名称又得到了一次完全的统一。

到Docker1.13.1版本之前，Docker软件包的名称有两次变化，从docker-io(docker.io)到docker-engine,再到docker。

Docker发展到1.13.1版本号后，Docker公司把Docker分成了社区版(免费)Docker CE和商业版(付费)Docker EE两种形式，并且版本号命名方式也改了，以前是那种常用的版本号命令方式，比如0.1、0.2、1.0之类的，现在分社区和商业版后，版本号是“年.月”的形式命名的，比如2019年10月发布的，版本号就是19.10。

所以在Docker1.13.1之后，直接是Docker-ce 17.03.0版本了，也就是2017年03月发布的。

现在要安装最新版的Docker软件包，就是使用docker-ce这个名称了，如果是商业版的就是docker-ee了。

目前docker的默认存储引擎为overlay2，不同的存储引擎需要相应的文件系统支持，如需要磁盘分区的时候传递d-type稳健分层功能，即需要传递内核参数并开启格式化磁盘的时候指定的功能。
存储引擎的选择文档

AUFS

AUFSAnotherUnionFileSystem是一种UnionFS。V2版本后更名为 advanced multi‐layered unification fileystem，即高级多层统一文件系统。所谓UnionFS就是把不同物理位置的目录合并mount到同一个目录中。简单来说就是支持将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下的文件系统。这种系统可以一层一层的叠加修改文件。无论底下有多少层都是只读，只有最上层的文件系统是可读写。当需要修改一个文件时，AUFS创建该文件的一个副本。使用CoWCopy-on-Write将文件从只读层复制到可写层进行修改，结果也保留在可写层、在Docker中。底下的制度层就是image，可写层就是Container。

Overlay

一种Union FS文件系统，Linux内核3.18后支持

Overlay2

overlay的升级版，到目前为止，所有Linux发行版推荐使用的存储类型

devicemapper

是CentOS和RHEL的推荐存储驱动程序，但是依赖于direct-lvm，存在空间受限的问题，虽然可以通过后期配置解决；因为之前的内核版本不支持overlay2（集中在Centos/RHEL7.2之前版本）；但当前较新版本Centos和RHEL现已经支持overlay2。

***隐藏网址***

zfs/btrfs(Oracle-2007)

目前没有广泛应用；这些文件系统允许使用高级选项，例如创建“快照”，但需要更多的维护和设置。并且每一个都依赖于正确配置的后备文件系统。

vfs

用于测试环境，适用于无法适用Cow文件系统的情况。此存储驱动程序的性能很差，通常不建议在生产中使用。

1）overlay存储驱动程序已在Docker Engine-Enterprise 18.09中弃用，并将在以后的版本中删除。建议将overlay存储驱动程序的用户迁移到overlay2。

2）devicemapper存储驱动程序已在Docker Engine 18.09中弃用，并将在以后的版本中删除。建议将devicemapper存储驱动程序的用户迁移到overlay2。

建议使用overlay2存储驱动程序。首次安装Docker时，默认情况下使用overlay2。早期版本，默认情况下会使用aufs。如果要在新版本中使用aufs，则需要对其配置，并且可能需要安装其他软件包，例如linux-image-extra。

对于Docker，支持文件系统是所在的文件系统 /var/lib/docker/。一些存储驱动程序仅适用于特定的后备文件系统。

配置 Docker 存储驱动非常简单，只需要修改配置文件即可。

Docker（5）——数据管理

docker 容器的文件系统在宿主机上存在的方式很复杂，这会带来下面几个问题：

为了能够 保存（持久化） 数据以及 共享 容器间的数据，docker 引入了数据卷(volume) 机制。数据卷是存在于一个或多个容器中的特定文件或文件夹，它可以绕过默认的联合文件系统，以正常的文件或者目录的形式存在于宿主机上。

其生存周期独立于容器的生存周期。

容器中主要有 两种 管理数据方式： 数据卷(Data Volumes) ， 数据卷容器(Data Volume Containers) 。

数据卷是一个可供容器使用的特殊目录，它绕过文件系统，可以提供很多有用的特性：

数据卷的使用类似 linux 下对目录或文件进行 mount 操作，目前Docker提供了 三种 不同的方式将数据从宿主机挂载到容器中，分别是

其中 volume 、 bind mount 比较常用， tmpfs mount 基本不会用.

volumes作为Docker管理宿主机文件系统的一部分 ，默认位于 /var/lib/docker/volumes 目录中，不是宿主机已有数据，而是新建的。

docker 专门提供了 volume 子命令来操作数据卷：

先创建一个名称为 hello 的数据卷并通过 ls 命令进行查看：

然后可以使用 inspect 命令看看数据卷hello的详细信息

该数据卷使用的 Driver 为默认的 local ，表示数据卷使用宿主机的本地存储;

Mountpoint 是 volumes 的挂载点，默认是本机 /var/lib/docker/volumes 下的一个目录。

所有Container的数据都保存在了这个目录下边，由于没有在创建时指定卷，所以Docker帮我们默认创建许多匿名卷。

使用 -v 选项也可以指定挂载一个本地的已有目录到容器中去作为数据卷：
docker run -it –-name robot1 -v /var/data:/opt/mydata ros/kinetic /bin/bash
上面的命令挂载主机的 /var/data 目录到容器的 /opt/mydata 目录。

这个功能在测试的时候特别方便，比如用户可以放置一些程序或数据到本地目录中，然后在容器中使用。另外，本地目录的路径必须是绝对路径，如果目录不存在，Docker 会自动创建。
Docker 挂载数据卷的默认权限是可读写 rw ，用户也可以通过 ro 标记指定为只读：
docker run -it –-name robot1 -v /var/data:/opt/mydata:ro ros/kinetic /bin/bash
加了 :ro 之后，容器内挂载的数据卷内的数据就变成只读的了。

除了把数据卷中的数据存储在宿主机，docker 还允许我们通过指定 volume driver 的方式把数据卷中的数据存储在其它的地方，比如 Azrue Storge 或 AWS 。

通过 vieux/sshfs 驱动把数据卷的存储在云主机上，docker 默认是不安装 vieux/sshfs 插件的，我们可以通过下面的命令进行安装：
docker plugin install --grant-all-permissions vieux/sshfs

然后通过 vieux/sshfs 驱动创建数据卷，并指定远程主机的登录用户名、密码和数据存放目录：

注意：确保指定的远程主机上的挂载点 /home/nick/sshvolume 目录是存在的，否则在启动容器时会报错。

最后在启动容器时指定挂载这个数据卷：

在容器中 /world 目录下操作的文件都存储在远程主机的 /home/nick/sshvolume 目录中。进入容器 testcon 然后在 /world 目录中创建一个文件，然后打开远程主机的 /home/nick/sshvolume 目录进行查看，新建的文件会出现在那里。

当使用 bind mounts 将主机上的目录挂载到容器中时，目录由其在主机上的完整或相对路径引用。

bind mount 和 volume 其实都是利用宿主机的文件系统，不同之处在于volume是docker自身管理的目录中的子目录，所以不存在权限引发的挂载的问题，并且目录路径是docker自身管理的，所以也不需要在不同的服务器上指定不同的路径，不需要关心路径

bind mounts 可以挂载在宿主机系统的任意位置 ，但 bind mount 在不同的宿主机系统是不可移植的，比如Windows和Linux的目录结构是不一样的， bind mount 所指向的 host 目录也不能一样。这也是为什么 bind mount 不能出现在Dockerfile中的原因，因为这样Dockerfile就不可移植了。

如果使用 Bind mounts 挂载 宿主机目录 到 容器内非空目录 ，那么 此容器中的非空目录中的文件会被隐藏 ，容器访问这个目录时能够访问到的文件均来自于宿主机目录。这也是Bind mounts模式和Volumes模式最大的行为上的不同。

挂载存储在宿主机系统的内存中，而不会写入宿主机的文件系统；

这张图说明 bind mount 和 volume 其实都是利用宿主机的文件系统， Bind mounts 模式是将宿主机上的任意文件或文件夹挂载到容器，而 Volumes 本质上是将Docker服务管理的一块区域（默认是 /var/lib/docker/volumes 下的文件夹）挂载到容器。所以 volume 不存在权限引发的挂载的问题，并且目录路径是docker自身管理的，所以也不需要在不同的服务器上指定不同的路径，不需要关心路径。

相对于 bind mount ， volume 是Docker Engine在自己的“地盘”分配了一个路径作为挂载点，自己地盘的权限肯定是安排的明明白白。所以，以上挂载宿主机路径的问题都解决了。

在使用 volume 作为数据卷挂载到容器时，直接用 volume 名称代替宿主机路径名就行：
docker run -d -v test_vol:/var/data some_image

这样就将数据卷 test_vol 挂载到了容器内的 /var/data 目录下。

命名的容器挂载数据卷，其它容器通过挂载这个(父容器)实现数据共享，挂载数据卷的容器，称之为数据卷容器

可以利用数据卷容器对其中的数据卷进行备份、恢复，以实现数据的迁移。

备份
使用下面的命令来备份 mydata 数据卷容器内的数据卷：

sudo docker run --volumes-from mydata -v $(pwd):/backup –-name worker ubuntu tar cvf /backup/backup.tar /data
这个命令首先利用 Ubuntu 镜像创建了一个容器 worker。又使用 --volumes-from mydata 参数来让 worker 容器挂载 mydata 容器的数据卷。接下来使用 -v $(pwd):/backup 参数来挂载本地的当前目录到 worker 容器的 /backup 目录。
在 worker 容器启动后，使用了 tar cvf /backup/backup.tar /data 命令来将 /data 下内容备份为容器内的 /backup/backup.tar，即宿主主机的当前目录下的backup.tar。

恢复
如果要恢复数据到一个容器，可以按照下面的操作。首先创建一个带有数据卷的容器 mydata2:

sudo docker run -v /data –-name mydata2 ubuntu /bin/bash
然后创建另一个新的容器，挂载 mydata2 的数据卷，并使用 tar 解压缩备份文件到所挂载的容器卷中：

sudo docker run --volumes-from mydata2 -v $(pwd):/backup busybox tar xvf /backup/backup.tar

如果用户需要在容器之间共享一些持续更新的数据，最简单的方式是使用数据卷容器。数据卷容器其实就是一个普通的容器，专门用它提供数据卷供其他容器挂载。下面简单介绍其使用方法。

首先要创建一个数据卷容器 mydata，并在其中创建一个数据卷挂载到 /data 目录。

sudo docker run -it -v /data –-name mydata ubuntu
然后在其他容器中使用 --volumes-from 来挂载 mydata 容器中的数据卷。例如创建两个容器 mycon1 和 mycon2，并从 mydata 容器挂载数据卷：

sudo docker run -it --volumes-from mydata –-name mycon1 ubuntu
sudo docker run -it --volumes-from mydata –-name mycon2 ubuntu
(注意，命令中没有指定数据卷的信息，也就是说新容器中挂载数据卷的目录和源容器中是一样的。)

此时容器 mycon1 和 mycon2 都挂载同一个数据卷到相同的目录 /data。三个容器任何一个在该目录下写入数据其他容器都能看到。
可以多次使用 --volumes-from 参数来从多个容器挂载多个数据卷。还可以从其他已经挂载了容器的容器来挂载数据卷。并且使用 --volumes-from 参数所挂载数据卷的容器自身并不需要保持在运行状态。
但删除挂载了数据卷的容器时，数据卷并不会被自动删除。如果要删除一个数据卷，必须在删除最后一个还挂载着它的容器时显式的使用 docker rm -v 命令来指定同时删除关联的容器。

如何对已经运行的容器挂载目录？
***隐藏网址***
手动修改mount挂载的json文件，狂神的那个视频里面也有写。

深刻理解Docker镜像大小
***隐藏网址***

理解docker的分层镜像实现 base 镜像共享（DockerFile）
***隐藏网址***

Docker容器运行错误之文件系统问题

/usr/bin/docker-current: Error response from daemon:error creating overlay mount to /var/lib/docker/overlay2/65f3c109fb903539820f84856d2725af784f2f03f95b1f0214e34184e4d61ff7 -init/merged: invalid argument

停止docker服务

清理镜像

修改存储类型

禁用selinux

启动docker

docker镜像运行在低版本系统

docker镜像可以运行在低版本系统。
因为docker镜像的运行不依赖外部操作系统，只要支持docker就没有问题。所以docker镜像可以运行在低版本系统。
Docker镜像可以看作是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数。