Хранение данных в Docker
Важная характеристика Docker-контейнеров — эфемерность. В любой момент контейнер может рестартовать: завершиться и вновь запуститься из образа. При этом все накопленные в нём данные будут потеряны. Но как в таком случае запускать в Docker приложения, которые должны сохранять информацию о своём состоянии? Для этого есть несколько инструментов.
В этой статье рассмотрим docker volumes, bind mount и tmpfs, дадим советы по их использованию, проведём небольшую практику.
Особенности работы контейнеров
Прежде чем перейти к способам хранения данных, вспомним устройство контейнеров. Это поможет лучше понять основную тему.
Контейнер создаётся из образа, в котором есть всё для начала его работы. Но там не хранится и тем более не изменяется ничего важного. В любой момент приложение в контейнере может быть завершено, а контейнер уничтожен, и это нормально. Контейнер отработал — выкидываем его и собираем новый. Если пользователь загрузил в приложение картинку, то при замене контейнера она удалится.
На схеме показано устройство контейнера, запущенного из образа Ubuntu 15.04. Контейнер состоит из пяти слоёв: четыре из них принадлежат образу, и лишь один — самому контейнеру. Слои образа доступны только для чтения, слой контейнера — для чтения и для записи. Если при работе приложения какие-то данные будут изменяться, они попадут в слой контейнера. Но при уничтожении контейнера слой будет безвозвратно потерян, и все данные вместе с ним.
В идеальном мире Docker используют только для запуска stateless-приложений, которые не читают и не сохраняют данные о своём состоянии и готовы в любой момент завершиться. Однако в реальности большинство программ относятся к категории stateful, то есть требуют сохранения данных между перезапусками.
Поэтому нужны способы сделать так, чтобы важные изменяемые данные не зависели от эфемерности контейнеров и, как бонус, были доступными сразу из нескольких мест.
В Docker есть несколько способов хранения данных. Наиболее распространенные:
- тома хранения данных (docker volumes),
- монтирование каталогов с хоста (bind mount).
Особые типы хранения:
- именованные каналы (named pipes, только в Windows),
- монтирование tmpfs (только в Linux).
На схеме показаны самые популярные типы хранения данных для Linux: в памяти (tmpfs), в файловой системе хоста (bind mount), в томе Docker (docker volumes). Разберём каждый вариант.
Тома (docker volumes)
Тома — рекомендуемый разработчиками Docker способ хранения данных. В Linux тома находятся по умолчанию в /var/lib/docker/volumes/. Другие программы не должны получать к ним доступ напрямую, только через контейнер.
Тома создаются и управляются средствами Docker: командой docker volume create, через указание тома при создании контейнера в Dockerfile или docker-compose.yml.
В контейнере том видно как обычный каталог, который мы определяем в Dockerfile. Тома могут быть с именами или без — безымянным томам Docker сам присвоит имя.
Один том может быть примонтирован одновременно в несколько контейнеров. Когда никто не использует том, он не удаляется, а продолжает существовать. Команда для удаления томов: docker volume prune.
Можно выбрать специальный драйвер для тома и хранить данные не на хосте, а на удалённом сервере или в облаке.
Для чего стоит использовать тома в Docker:
- шаринг данных между несколькими запущенными контейнерами,
- решение проблемы привязки к ОС хоста,
- удалённое хранение данных,
- бэкап или миграция данных на другой хост с Docker (для этого надо остановить все контейнеры и скопировать содержимое из каталога тома в нужное место).
Монтирование каталога с хоста (bind mount)
Это более простая концепция: файл или каталог с хоста просто монтируется в контейнер.
Используется, когда нужно пробросить в контейнер конфигурационные файлы с хоста. Например, именно так в контейнерах реализуется DNS: с хоста монтируется файл /etc/resolv.conf.
Другое очевидное применение — в разработке. Код находится на хосте (вашем ноутбуке), но исполняется в контейнере. Вы меняете код и сразу видите результат. Это возможно, так как процессы хоста и контейнера одновременно имеют доступ к одним и тем же данным.
Особенности bind mount:
- Запись в примонтированный каталог могут вести программы как в контейнере, так и на хосте. Это значит, есть риск случайно затереть данные, не понимая, что с ними работает контейнер.
- Лучше не использовать в продакшене. Для продакшена убедитесь, что код копируется в контейнер, а не монтируется с хоста.
- Для успешного монтирования указывайте полный путь к файлу или каталогу на хосте.
- Если приложение в контейнере запущено от root, а совместно используется каталог с ограниченными правами, то в какой-то момент может возникнуть проблема с правами на файлы и невозможность что-то удалить без использования sudo.
Когда использовать тома, а когда монтирование с хоста
| Volume | Bind mount |
|---|---|
| Просто расшарить данные между контейнерами. | Пробросить конфигурацию с хоста в контейнер. |
| У хоста нет нужной структуры каталогов. | Расшарить исходники и/или уже собранные приложения. |
| Данные лучше хранить не локально (а в облаке, например). | Есть стабильная структура каталогов и файлов, которую нужно расшарить между контейнерами. |
Монтирование tmpfs
Tmpfs — временное файловое хранилище. Это некая специально отведённая область в оперативной памяти компьютера. Из определения выходит, что tmpfs — не лучшее хранилище для важных данных. Так оно и есть: при остановке или перезапуске контейнера сохранённые в tmpfs данные будут навсегда потеряны.
На самом деле tmpfs нужно не для сохранения данных, а для безопасности, полученные в ходе работы приложения чувствительные данные безвозвратно исчезнут после завершения работы контейнера. Бонусом использования будет высокая скорость доступа к информации.
Например, приложение в контейнере тормозит из-за того, что в ходе работы активно идут операции чтения-записи, а диски на хосте не очень быстрые. Если вы не уверены, в какой каталог идёт эта нагрузка, можно применить к запущенному контейнеру команду docker diff . И вот этот каталог смонтировать как tmpfs, таким образом перенеся ввод-вывод с диска в оперативную память.
Такое хранилище может одновременно работать только с одним контейнером и доступно только в Linux.
Общие советы по использованию томов
Монтирование в непустые директории
Если вы монтируете пустой том в каталог контейнера, где уже есть файлы, то эти файлы не удалятся, а будут скопированы в том. Этим можно пользоваться, когда нужно скопировать данные из одного контейнера в другой.
Если вы монтируете непустой том или каталог с хоста в контейнер, где уже есть файлы, то эти файлы тоже не удалятся, а просто будут скрыты. Видно будет только то, что есть в томе или каталоге на хосте. Похоже на простое монтирование в Linux.
Монтирование служебных файлов
С хоста можно монтировать любые файлы, в том числе служебные. Например, сокет docker. В результате получится docker-in-docker: один контейнер запустится внутри другого. UPD: (*это не совсем так. mwizard в комментариях пояснил, что в таком случае родительский docker запустит sibling-контейнер). Выглядит как бред, но в некоторых случаях бывает оправдано. Например, при настройке CI/CD.
Монтирование /var/lib/docker
Разработчики Docker говорят, что не стоит монтировать с хоста каталог /var/lib/docker, так как могут возникнуть проблемы. Однако есть некоторые программы, для запуска которых это необходимо.
Ключ командной строки для Docker при работе с томами.
Для volume или bind mount:
Команды для управления томами в интерфейсе CLI Docker:
Создадим тестовый том:
Вот он появился в списке:
Команда inspect выдаст примерно такой список информации в json:
Попробуем использовать созданный том, запустим с ним контейнер:
После самоуничтожения контейнера запустим другой и подключим к нему тот же том. Проверяем, что в нашем файле:
То же самое, отлично.
Теперь примонтируем каталог с хоста:
Docker не любит относительные пути, лучше указывайте абсолютные!
Теперь попробуем совместить оба типа томов сразу:
Отлично! А если нам нужно передать ровно те же тома другому контейнеру?
Вы можете заметить некий лаг в обновлении данных между контейнерами, это зависит от используемого Docker драйвера файловой системы.
Создавать том заранее необязательно, всё сработает в момент запуска docker run:
Посмотрим теперь на список томов:
Ещё немного усложним команду запуска, создадим анонимный том:
Такой том самоуничтожится после выхода из контейнера, так как мы указали ключ –rm.
Если этого не сделать, давайте проверим что будет:
Хозяйке на заметку: тома (как образы и контейнеры) ограничены значением настройки dm.basesize, которая устанавливается на уровне настроек демона Docker. Как правило, что-то около 10Gb. Это значение можно изменить вручную, но потребуется перезапуск демона Docker.
При запуске демона с ключом это выглядит так:
Однажды увеличив значение, его уже нельзя просто так уменьшить. При запуске Docker выдаст ошибку.
Если вам нужно вручную очистить содержимое всех томов, придётся удалять каталог, предварительно остановив демон:
Автор статьи: Александр Швалов, практикующий инженер Southbridge, Certified Kubernetes Administrator, автор и разработчик курсов Слёрм.
Use volumes
Volumes are the preferred mechanism for persisting data generated by and used by Docker containers. While bind mounts are dependent on the directory structure and OS of the host machine, volumes are completely managed by Docker. Volumes have several advantages over bind mounts:
- Volumes are easier to back up or migrate than bind mounts.
- You can manage volumes using Docker CLI commands or the Docker API.
- Volumes work on both Linux and Windows containers.
- Volumes can be more safely shared among multiple containers.
- Volume drivers let you store volumes on remote hosts or cloud providers, to encrypt the contents of volumes, or to add other functionality.
- New volumes can have their content pre-populated by a container.
- Volumes on Docker Desktop have much higher performance than bind mounts from Mac and Windows hosts.
In addition, volumes are often a better choice than persisting data in a container’s writable layer, because a volume does not increase the size of the containers using it, and the volume’s contents exist outside the lifecycle of a given container.
If your container generates non-persistent state data, consider using a tmpfs mount to avoid storing the data anywhere permanently, and to increase the container’s performance by avoiding writing into the container’s writable layer.
Volumes use rprivate bind propagation, and bind propagation is not configurable for volumes.
Choose the -v or —mount flag
In general, —mount is more explicit and verbose. The biggest difference is that the -v syntax combines all the options together in one field, while the —mount syntax separates them. Here is a comparison of the syntax for each flag.
If you need to specify volume driver options, you must use —mount .
- -v or —volume : Consists of three fields, separated by colon characters ( : ). The fields must be in the correct order, and the meaning of each field is not immediately obvious.
- In the case of named volumes, the first field is the name of the volume, and is unique on a given host machine. For anonymous volumes, the first field is omitted.
- The second field is the path where the file or directory are mounted in the container.
- The third field is optional, and is a comma-separated list of options, such as ro . These options are discussed below.
- The type of the mount, which can be bind , volume , or tmpfs . This topic discusses volumes, so the type is always volume .
- The source of the mount. For named volumes, this is the name of the volume. For anonymous volumes, this field is omitted. May be specified as source or src .
- The destination takes as its value the path where the file or directory is mounted in the container. May be specified as destination , dst , or target .
- The readonly option, if present, causes the bind mount to be mounted into the container as read-only. May be specified as readonly or ro .
- The volume-opt option, which can be specified more than once, takes a key-value pair consisting of the option name and its value.
Escape values from outer CSV parser
If your volume driver accepts a comma-separated list as an option, you must escape the value from the outer CSV parser. To escape a volume-opt , surround it with double quotes ( » ) and surround the entire mount parameter with single quotes ( ‘ ).
For example, the local driver accepts mount options as a comma-separated list in the o parameter. This example shows the correct way to escape the list.
The examples below show both the —mount and -v syntax where possible, and —mount is presented first.
Differences between -v and —mount behavior
As opposed to bind mounts, all options for volumes are available for both —mount and -v flags.
When using volumes with services, only —mount is supported.
Create and manage volumes
Unlike a bind mount, you can create and manage volumes outside the scope of any container.
Как монтировать папки в Docker
Контейнеры облегчают жизнь разработчика и повышают эффективность его работы. При этом одно из самых популярных решений контейнеризации — Docker.
Контейнеры Docker по своей природе неизменяемы. Это означает, что при перезапуске контейнера все данные, сохраненные в нем, сотрутся. Но сохранить эти данные можно. Для этого Docker предоставляет возможность подключения к контейнеру локальных директорий.
В этом руководстве мы рассмотрим два способа подключения и использования локальных папок в Docker. Знание обоих путей позволит вам более эффективно использовать контейнеры в разных ситуациях.
Как подключить локальную директорию при помощи docker run -v
Команда docker run сперва создает доступный для записи слой контейнера поверх указанного образа, а затем запускает его с использованием указанной команды (Источник — docker.com).
Параметр -v или —volume (англ. volume — «том») позволяет монтировать локальные директории и файлы к контейнеру. Например, вы можете запустить базу данных MySQL и примонтировать директорию для хранения в ней настоящих данных.
Подключение директории означает двустороннюю синхронизацию. Любой файл, измененный на хосте, изменится и в контейнере, а любой файл, измененный в контейнере, изменится и на хосте. Таким образом, если вы остановите и заново запустите базу данных, вы сможете примонтировать ту же директорию, и вам будут доступны ваши настройки и сохраненные данные.
Преимущество этого метода в том, что он прост и легок в использовании. Монтируйте локальные директории при помощи docker run -v тогда, когда планируете просматривать и изменять файлы на хосте. Например, это подходит для файлов конфигурации и логов.
Как сохранять изменения при помощи томов Docker
Для сохранения изменений можно монтировать не локальную директорию, а том Docker.
Том Docker — это директория где-то в вашей папке-хранилище Docker, которую можно примонтировать к одному или нескольким контейнерам. Тома управляются Docker и не зависят от специфики операционной системы.
Давайте создадим том Docker и подключим его для сохранения данных MySQL.
Перед удалением тома Docker вы можете открыть ваш Docker GUI и просмотреть том, кликнув на вкладку data.
Вы видите эти файлы, но они изолированы в томе Docker.
Этот способ сохранения данных рекомендуется для случаев, когда вам не нужно заглядывать в файлы или изменять их на вашем хосте. По сравнению с привязыванием локальной директории привязывание тома более производительно.
Итоги
Контейнеры Docker становятся куда более полезными, если вы умеете сохранять ваши данные и не теряете их при остановке контейнера.
Вы можете привязывать локальные директории и тома к контейнеру при помощи параметра -v для команды docker run . При этом вам придется указать абсолютный путь к локальной папке или имя тома и примонтировать их к директории внутри контейнера -v <source>:<target> .
От редакции Techrocks. Если вам интересна эта тема, можем порекомендовать хорошее видео. В нем разбирается подключение директории с помощью флага -v (как в этой статье), а также с помощью флага —mount .