DockOne技术分享（五十七）：Docker容器对存储的定义（Volume 与 Volume Plugin）

原文链接：http://www.dockone.io/article/1257

【编者的话】Docker技术自从诞生以来已经带来了一场云计算的革命。其进展速度之快，接受程度之高让人惊叹。国内已经有不少介绍Docker技术的文章，它的生态，网络，管理，构建，应用都有方方面面的资料。然而，要想在生产环境中部署Docker，开发运维人员必须还要明白docker容器是如何使用存储（包括外部存储），才能更好地为容器选择合适的存储方案。本次交流与大家分享Docker对存储的定义的来龙去脉。

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Docker技术自从诞生以来已经带来了一场云计算的革命。其进展速度之快，接受程度之高让人惊叹。国内已经有不少介绍Docker技术的文章，它的生态、网络、管理、构建、应用都有方方面面的资料。然而，要想在生产环境中部署Docker，开发运维人员必须还要明白Docker容器是如何使用存储（包括外部存储），才能更好地为容器选择合适的存储方案。本次交流与大家分享Docker对存储的定义的来龙去脉。

我是一名老程序员了，今天给大家分享的是Docker容器和存储系统系列的东西。分享之前要说的一点是：今天的分享是从一个技术人的角度出发的。

做产品和自用或者做项目服务是不一样的。产品就是交付用户后，对所发生的所有可能的情况基本都有比较明确的判断，而作为技术人员，对将要遇到的问题和对问题考虑的角度都是不确定也不尽相同的。

1. Docker的数据存储组织形式是什么？
2. Docker目前的存储生态圈各个公司的技术特点？
3. Docker的出现对未来存储后端要求会带来哪些技术变革？

关于Docker存储的介绍目前国内比较少，作为一名在存储和云计算领域扎根多年的IT人，我希望能够亲自研究这些课题，抛砖引玉，分享讨论。其中的观点不一定都是正确的，但是希望能够引起更多人的思考和共鸣。

Docker技术自从诞生以来已经带来了一场云计算的革命。其进展速度之快，接受程度之高让人惊叹。国内已经有不少介绍Docker技术的文章，它的生态，网络，管理，构建，应用都有方方面面的资料。然而，要想在生产环境中部署Docker，开发运维人员必须还要明白docker容器是如何使用存储（包括外部存储），才能更好地为容器选择合适的存储方案。本次交流与大家分享Docker对存储的定义的来龙去脉。

一．Docker的整体数据存储的方式

首先今天分享的是这个系列的第一节，即Docker的整体数据存储的方式。要说明这个问题，我们可以先看看容器和VM的区别，看看他们对存储有哪些不一样的要求。

容器和VM，几乎所有人都会说容器就是一种比VM更轻更优的虚拟化技术。其实，我的理解不太一样，我认为容器和VM最大的不同在于容器不是VM。这个，不是废话么。仔细分析一下，容器的重点其实不在虚拟化技术，它叫Container，并没有Virtual这个词。它的关注核心已经从冷冰冰的Machine，上升到了如何更好的去承载应用。这个是有本质区别的。VM关注的是如何让Machine更加高效，VM发展的再厉害，它也是一种更高级的Machine。它看待后端存储其实是和一个物理Machine看待后端存储是一致的。而容器呢，它希望后端存储对它来说是透明的，不用它关心的，它更加关心的是应用数据的组织形式。

下面这个表是我做的一些对比。

Docker并不推荐采用Root Image的存储方式来存储应用数据。因为应用数据对安全、可用性、共享、性能等方面的要求和Root Image的要求是完全不一样的。Docker采用了Volume这样一个独立的数据访问接口，应用通过Volume去访问相关的数据，Volume的实现和CoW的分层文件系统完全独立。通过Volume Plugin机制可轻易驱动外部存储。如Rancher Convoy或者Flocker这样的存储驱动去管理和访问具体的存储设备。

二．为什么需要Volume这样的数据接口

为什么我们需要Volume这样的数据接口。我们要深刻理解的是Docker容器是承载应用的，是对应用环境的抽象而不是对OS运行环境的抽象。Docker容器天生设计就是为了应用的运行环境打包，启动，迁移，弹性拓展，所以Docker容器一个最重要的特性就是disposable，是可以被丢弃处理，稍瞬即逝的。而应用访问的重要数据可不是disposable的，这些重要数据需要持久化的存储保持。Docker提出了Volume数据卷的概念就是来应对数据持久化的。如果把容器比喻成一个人，那么这个人的重要数据（物质上的）就是他的财产（钱）。容器可以不存在了，但是数据必须还要存在。小沈阳说，人生最大的痛苦就是人没了，钱还在。容器会说，正相反，Docker最大的幸福就是，我不在了，数据还在。

所以，定义好需要持久化的数据，采用Volume接口来存储访问是容器应用需要考虑的首要课题，必须引起高度的重视。我们可以想象一下容器和应用之间这样一段对话。

容器：我稍瞬即逝，我稍瞬即逝，重要的事情说三遍，我稍瞬即逝。
应用：哦，这样啊，那我的重要数据不能丢怎么办？
容器：请用Volume数据卷，请用Volume数据卷，重要的事情说三遍，请用Volume数据卷。
应用：&%#！，知道了，真啰嗦，你的前世一定是一台复读机，妈妈再也不用担心你的学习了。

三．数据迁移

数据能够持久化以后，应用容器迁移和数据共享就成为了可能。Volume接口可以说很大程度上讲是容器迁移和数据共享的基础组件。我们先谈谈迁移。假设一个人需要从一个城市搬到另外一个城市，如果让他把所有的现金都打包带到身上是不太现实的，也非常不安全。怎么办呢？很简单，他去银行开个账户，把钱存进去，到另外一个城市的分行取就可以了。容器迁移的道理是一样的，因为数据都是存储在Volume卷（银行账户）里的，所以容器在集群的另外一个服务器甚至云端重新启动的时候，只要挂载同样的数据卷就可以了。当然，这些都需要数据卷后端有共享存储，或者数据副本的支撑。

容器应用迁移的核心其实是数据卷Volume迁移，(注：容器本身的迁移由镜像库Docker Registry主导） 这一部分涉及数据存储，安全加密，网络传输，性能优化，快照备份等等的技术点，是容器管理的核心功能。Volume数据卷更是容器间共享数据的基础，道理很简单，数据是存储在容器之外的，那么容器间共享同样一个数据卷就能共享数据。为此，Docker容器还专门推出了数据卷容器这种特殊的容器，只要一个数据卷容器来挂载Volume， 其他需要共享Volume的容器只需要很简单的指明和这个数据卷容器共享Volume就可以了。有兴趣的读者可以自己查找数据卷容器的资料。

为了更好的支持容器迁移和数据共享，Docker推出了Volume plugin接口机制，让第三方的存储厂商来支持Docker Volume并且在此基础上进行功能拓展。下面这个表提供了Volume plugin的接口规范：

可以看到Volume plugin的接口规范是相当简洁的。大部分的存储和高级功能由和Volume plugin driver驱动的后端存储提供。

Rancher Convoy：Convoy是Rancher Labs用go开发的支持Device Mapper、NFS、EBS、GlusterFS多种后端存储的Docker Volume plugin driver. Convoy还提供了一个存储拓展功能（如快照、备份恢复等）的接口框架。

Flocker：Flocker volume plugin driver主要用于多主机环境Docker数据卷的迁移，从而支持数据库应用等stateful有状态应用的主机间迁移。

四．Docker Volume框架

附送Docker Volume机制的图，作为结束，如果对Docker Volume机制的实现感兴趣的人多，下次可以搞个分享。

Q&A

Q：Kubernetes中是否有Volume的处理模块，或者说Volume的重要性，以及前面提到的各种操作，在Kubernetes中是怎么体现的？

A：Kubernetes借助Docker Volume实现一套自己的volume管理机制。Kubernetes的相关问题下一次再详细说明。

Q：请教下现在分布式存储很多，Ceph、CFS等，哪个性能更好，更稳定，适合上生产？

A： Ceph、Glusterfs都有上生产环境成功的案例。 就运维成本来说Gluster更加简单点。Ceph的运维成本较高。稳定性上Gluster因为设计更简单，所以社区版本就已经稳定了。

Q：Docker Volume 和Kubernetes volume/persistent volume比较， 有什么异同？

A：Kubernetes借助Docker Volume实现一套自己的Volume管理机制。

Q：应用日志管理收集是否适用Volume？有没有什么注意的地方？推荐的共享方式？不同应用是否-v到不同的地方？

A：容器如果需要持久的数据，使用Volume挂在到目标存储上。注意日志太多对系统资源的占用。

Q：想问下有没有类似测试过，或者说你现在觉得性能比较好的一些方案？有没有测试用例级数据？

A：存储的性能是与实际的应用是相关联的。我们开发适合容器的存储。

Q：一个存储盘能共享挂载到多个容器吗？

A：看后端存储类型，如NFS、Glusterfs是支持存储盘能共享挂载多个容器。

Q：Rancher刚出，不知道它这个Convoy能单独用么，比如说安装在Ubuntu？

A： Convoy与Rancher是独立的，可以独立安装在Ubuntu。

Q：请问有什么静态资源共享数据的方案，例如Web图片？

A：OpenStack Swift、GlusterFS都可以。

Q：Convoy或Flocker能支持rbd么？

A：原生的Convoy目前不支持rbd。现在我们做Convoy支持rbd的功能。

Q：不同主机上的容器能同时挂到一个共享存储上吗，最多能支持多少个？

A：共享存储支持就可以，NFS、Glusterfs都可以支持。

Q：Kubernetes和Docker Swarm两个更看好谁，如果只能选一个的话？

A：看具体的应用场景，Kubernetes会越来越稳定。Swarm对容器的支持会越来越好。

以上内容根据2016年4月28日晚微信群分享内容整理。分享人江松，有容云联合创始人兼研发副总裁。拥有16年的国内外企业级软件基础架构研发经验，在企业级存储，云计算解决方案方面有很深的技术造诣和行业理解。曾任美国AITech Ltd、爱尔兰Raidtec Ltd高级系统架构师，存锋科技Storwind创始人兼CEO。 DockOne每周都会组织定向的技术分享，欢迎感兴趣的同学加微信：liyingjiesz，进群参与，您有想听的话题或者想分享的话题都可以给我们留言。