第6课：Docker 数据管理

数据持久化的重要性

Docker容器是无状态的，当容器删除时，容器内的数据也会丢失。为了实现数据持久化和数据共享，Docker提供了数据卷（Volume）机制。

为什么需要数据持久化？

数据安全：容器删除时数据不丢失
数据共享：多个容器之间共享数据
性能优化：避免数据层的写入开销
备份恢复：便于数据备份和恢复

Docker数据管理方式

Docker提供三种数据管理方式：

1. 数据卷（Volumes）

由Docker管理的存储区域
存储在宿主机的Docker目录中
推荐的数据持久化方式

2. 绑定挂载（Bind Mounts）

3. 临时文件系统（tmpfs）

存储在宿主机内存中
容器停止时数据消失

数据卷操作

创建数据卷

# 创建数据卷
docker volume create my-volume

# 查看数据卷列表
docker volume ls

# 查看数据卷详细信息
docker volume inspect my-volume

使用数据卷

# 运行容器时挂载数据卷
docker run -d --name nginx-container -v my-volume:/usr/share/nginx/html nginx

# 挂载多个数据卷
docker run -d --name app-container \
  -v data-volume:/app/data \
  -v config-volume:/app/config \
  nginx

数据卷的高级用法

# 创建带标签的数据卷
docker volume create --label env=production --label app=web my-prod-volume

# 使用驱动程序创建数据卷
docker volume create --driver local --opt type=nfs my-nfs-volume

绑定挂载

基本绑定挂载

# 挂载宿主机目录到容器
docker run -d --name web-server -v /host/path:/container/path nginx

# 挂载当前目录
docker run -d --name dev-server -v $(pwd):/app node:16

# 只读挂载
docker run -d --name readonly-container -v /host/data:/app/data:ro nginx

绑定挂载示例

# 开发环境：挂载源代码目录
docker run -d --name dev-app \
  -v $(pwd)/src:/app/src \
  -v $(pwd)/package.json:/app/package.json \
  -p 3000:3000 \
  node:16 npm start

# 配置文件挂载
docker run -d --name nginx-custom \
  -v /host/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf:ro \
  -p 80:80 \
  nginx

数据卷容器

创建数据卷容器

# 创建专门的数据容器
docker create --name data-container -v /data busybox

# 其他容器使用数据卷容器
docker run -d --name app1 --volumes-from data-container nginx
docker run -d --name app2 --volumes-from data-container nginx

数据卷容器的优势

集中管理：统一管理数据卷
数据共享：多个容器共享同一数据
备份方便：只需备份数据容器

数据备份与恢复

备份数据卷

# 备份数据卷到tar文件
docker run --rm -v my-volume:/data -v $(pwd):/backup busybox \
  tar czf /backup/backup.tar.gz -C /data .

# 备份到指定目录
docker run --rm -v my-volume:/source -v /host/backup:/backup busybox \
  cp -r /source/. /backup/

恢复数据卷

# 从备份恢复数据卷
docker run --rm -v my-volume:/data -v $(pwd):/backup busybox \
  tar xzf /backup/backup.tar.gz -C /data

# 从目录恢复
docker run --rm -v my-volume:/target -v /host/backup:/source busybox \
  cp -r /source/. /target/

数据迁移

容器间数据迁移

# 从一个容器复制数据到另一个容器
docker cp source-container:/app/data/. /tmp/data
docker cp /tmp/data/. target-container:/app/data/

跨主机数据迁移

# 导出数据卷
docker run --rm -v my-volume:/data -v $(pwd):/backup busybox \
  tar czf /backup/volume-backup.tar.gz -C /data .

# 在目标主机导入
docker volume create my-volume
docker run --rm -v my-volume:/data -v $(pwd):/backup busybox \
  tar xzf /backup/volume-backup.tar.gz -C /data

实际应用场景

1. 数据库数据持久化

# MySQL数据持久化
docker run -d --name mysql-server \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=password \
  -v mysql-data:/var/lib/mysql \
  -p 3306:3306 \
  mysql:8.0

# PostgreSQL数据持久化
docker run -d --name postgres-server \
  -e POSTGRES_PASSWORD=password \
  -v postgres-data:/var/lib/postgresql/data \
  -p 5432:5432 \
  postgres:13

2. Web应用日志管理

# 日志目录挂载
docker run -d --name web-app \
  -v app-logs:/var/log/app \
  -v /host/logs:/var/log/app \
  -p 80:80 \
  nginx

3. 配置文件管理

# 配置文件挂载
docker run -d --name app-server \
  -v /host/config/app.conf:/etc/app/app.conf:ro \
  -v /host/config/ssl:/etc/ssl:ro \
  -p 443:443 \
  my-app:latest

性能优化

选择合适的存储驱动

# 查看存储驱动信息
docker system info | grep "Storage Driver"

# 使用本地存储驱动
docker volume create --driver local my-local-volume

数据卷性能建议

使用数据卷而非绑定挂载：性能更好
避免跨文件系统挂载：减少性能损失
合理规划数据卷大小：避免磁盘空间不足

清理和维护

清理未使用的数据卷

# 删除未使用的数据卷
docker volume prune

# 删除指定数据卷
docker volume rm my-volume

# 强制删除数据卷
docker volume rm -f my-volume

数据卷监控

# 查看数据卷使用情况
docker system df -v

# 查看容器的数据卷挂载
docker inspect container-name | grep -A 10 "Mounts"

最佳实践

1. 数据卷命名规范

# 使用有意义的名称
docker volume create app-data-prod
docker volume create app-logs-dev
docker volume create db-data-staging

2. 数据备份策略

# 定期备份脚本
#!/bin/bash
DATE=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
docker run --rm -v my-volume:/data -v $(pwd):/backup busybox \
  tar czf /backup/backup_${DATE}.tar.gz -C /data .

3. 安全考虑

# 只读挂载敏感配置
docker run -d --name secure-app \
  -v /host/secrets:/app/secrets:ro \
  my-app:latest

小结

本课学习了Docker数据管理的核心概念：

数据卷的创建和使用
绑定挂载的应用场景
数据备份与恢复策略
数据迁移方法
性能优化和最佳实践

掌握数据管理是构建生产级Docker应用的关键技能。下一课我们将学习Dockerfile的编写。

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