Docker - 数据管理与持久化

在容器化应用的开发与部署中，数据的管理与持久化是一个必须重点考虑的问题。 容器本质上是短暂和无状态的：当容器被删除后，其内部文件系统中的数据也会随之消失。

但在实际应用中，数据库存储、日志文件、用户上传的数据等都需要长期保存。 为了解决这个问题，Docker 提供了多种数据管理与持久化机制。

🌝 为什么需要持久化

• 容器的临时性：容器被停止或删除后，容器内部的更改都会丢失。
• 状态保存：大多数应用并不是完全无状态的，比如 MySQL数据库、Redis缓存、应用日志，都需要持久保存。
• 共享数据：多个容器可能需要访问相同的数据（如 Web 服务与数据库容器共享日志文件）。

因此，数据持久化和共享能力是构建生产级 Docker 应用的基石。

🌝 数据管理方式

数据卷

数据卷 (Volume) 是 Docker 提供的一种用于 持久化数据 的机制。

它由 Docker 引擎管理，独立于容器的生命周期，存放在宿主机的专用目录（通常是 /var/lib/docker/volumes/）。

即使容器删除，卷中的数据依然存在，可以被其他容器复用。

数据卷的特点

• 独立性：生命周期独立于容器。
• 共享性：可在多个容器间共享和重用。
• 可移植性：可备份、恢复、迁移到其他主机。
• 性能优化：比绑定挂载更高效，适合生产环境大规模数据存储。

管理数据卷

shell

# 创建 my_volume 的数据卷
docker volume create my_volume

# 列出所有数据卷
docker volume ls

# 查看指定数据卷的详细信息
docker volume inspect my_volume

# 删除一个数据卷
docker volume rm my_volume

挂载数据卷到容器

在启动容器时，可以使用 -v 或 --mount 选项将数据卷挂载到容器内。

sh

# 创建一个 MySQL 容器，并将数据目录挂载到数据卷
docker volume create mysql_data

docker run -d --name mysql_server \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
  -v mysql_data:/var/lib/mysql \
  mysql:8.0

# 查看数据卷挂载情况
docker volume inspect mysql_data

即使 mysql_server 容器删除，mysql_data 卷里的数据库文件依然存在，可复用。

绑定挂载

绑定挂载 (Bind Mount) 是将宿主机上的 文件或目录 挂载到容器中。 与数据卷不同，它直接使用宿主机文件系统，不经过 Docker 的管理。

绑定挂载的特点

• 直接性：容器访问宿主机的真实路径。
• 灵活性：适合开发场景，代码可即时同步。
• 依赖性：可能依赖于宿主机的文件系统实现。

使用绑定挂载共享主机数据

在启动容器时，可以使用 -v 或 --mount 选项将数据卷挂载到容器内。

sh

# 使用宿主机上的 Nginx 配置文件和日志目录
mkdir -p ~/nginx/conf ~/nginx/logs
echo "<h1>Hello Docker</h1>" > ~/nginx/index.html

docker run -d --name nginx_server \
  -p 8080:80 \
  -v ~/nginx/index.html:/usr/share/nginx/html/index.html \
  -v ~/nginx/conf:/etc/nginx/conf.d \
  -v ~/nginx/logs:/var/log/nginx \
  nginx:latest

在宿主机编辑 ~/nginx/index.html，可以立即在容器中生效，方便开发调试。

数据卷 🆚 绑定挂载

特性	数据卷 (Volume)	绑定挂载 (Bind Mount)
管理方式	由 Docker 管理	由宿主机文件系统直接管理
生命周期	独立于容器生命周期	依赖宿主机目录/文件
数据共享	容器之间可共享	容器直接访问宿主机文件
性能	Docker 优化过，性能较优	取决于宿主机文件系统
使用场景	生产环境持久化、共享数据	开发环境、挂载配置文件

临时文件系统挂载

tmpfs 挂载是一种基于 内存 的存储方式。数据不会写入磁盘，容器停止后数据自动清除。

适用于存放临时文件、缓存数据。存储敏感信息，避免落盘。

临时文件系统挂载的特点

• 高性能：内存读写速度远高于磁盘。
• 非持久化：容器停止后数据丢失。
• 安全性：敏感数据不会落盘。

使用示例

sh

 docker run -d --name redis_tmpfs \
  --tmpfs /data:rw,size=64m \
  redis:7.0 --save "" --appendonly no

Redis 的 /data 目录完全驻留在内存中，重启或删除容器后，数据会消失。

🌝 数据备份与恢复

无论使用哪种持久化机制，数据备份 都是保证可靠性的重要手段。 常见需求包括：防止宿主机损坏、误删卷数据、跨主机迁移。

备份数据卷

备份数据卷是确保数据安全和可恢复性的关键步骤。

可以使用 docker run 命令将数据卷内容导出到主机文件系统。

sh

# 1. 确认已有数据卷
docker ps

# 假设 MySQL 容器使用了 mysql_data 卷
# 2. 备份数据卷内容到宿主机
docker run --rm \
  -v mysql_data:/var/lib/mysql \
  -v $(pwd):/backup \
  alpine \
  tar czf /backup/mysql_backup.tar.gz -C /var/lib/mysql .

这样会在当前目录生成 mysql_backup.tar.gz 文件。

恢复数据卷

恢复数据卷与备份过程类似，我们需要将备份文件解压并导入到数据卷。

sh

# 创建新的数据卷
docker volume create mysql_restore

# 将备份数据解压到新数据卷
docker run --rm \
  -v mysql_restore:/var/lib/mysql \
  -v $(pwd):/backup \
  alpine \
  tar xzf /backup/mysql_backup.tar.gz -C /var/lib/mysql

# 使用新数据卷启动 MySQL
docker run -d --name mysql_restore_server \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
  -v mysql_restore:/var/lib/mysql \
  mysql:8.0

迁移数据卷

数据卷的迁移涉及将数据从一个 Docker 主机迁移到另一个主机。

可以使用 docker volume 命令和 tar 工具来实现这一过程。

sh

# 在源主机导出数据卷
docker run --rm -v mysql_data:/var/lib/mysql alpine \
  tar czf - -C /var/lib/mysql . > mysql_data.tar.gz

# 将文件传输到目标主机
scp mysql_data.tar.gz user@remote:/path/

# 在目标主机导入到新数据卷
docker volume create mysql_data
docker run --rm -v mysql_data:/var/lib/mysql -v /path:/backup alpine \
  tar xzf /backup/mysql_data.tar.gz -C /var/lib/mysql

🌝 数据管理总结

• 生产环境推荐使用数据卷 (Volume)：由 Docker 管理，性能更优，独立于容器生命周期。
• 开发环境可使用绑定挂载 (Bind Mount)：方便调试和实时更新代码。
• tmpfs 挂载适用于临时和敏感数据：高速、安全，但非持久化。
• 数据备份与恢复 是保证可靠性的最后一道防线，应纳入日常运维流程。