DockOne技術分享（五十七）：Docker容器對儲存的定義（Volume 與 Volume Plugin）
阿新 • • 發佈：2019-02-02
【編者的話】Docker技術自從誕生以來已經帶來了一場雲端計算的革命。其進展速度之快，接受程度之高讓人驚歎。國內已經有不少介紹Docker技術的文章，它的生態，網路，管理，構建，應用都有方方面面的資料。然而，要想在生產環境中部署Docker，開發運維人員必須還要明白docker容器是如何使用儲存（包括外部儲存），才能更好地為容器選擇合適的儲存方案。本次交流與大家分享Docker對儲存的定義的來龍去脈。
Docker技術自從誕生以來已經帶來了一場雲端計算的革命。其進展速度之快，接受程度之高讓人驚歎。國內已經有不少介紹Docker技術的文章，它的生態、網路、管理、構建、應用都有方方面面的資料。然而，要想在生產環境中部署Docker，開發運維人員必須還要明白Docker容器是如何使用儲存（包括外部儲存），才能更好地為容器選擇合適的儲存方案。本次交流與大家分享Docker對儲存的定義的來龍去脈。
我是一名老程式設計師了，今天給大家分享的是Docker容器和儲存系統系列的東西。分享之前要說的一點是：今天的分享是從一個技術人的角度出發的。
做產品和自用或者做專案服務是不一樣的。產品就是交付使用者後，對所發生的所有可能的情況基本都有比較明確的判斷，而作為技術人員，對將要遇到的問題和對問題考慮的角度都是不確定也不盡相同的。
- Docker的資料儲存組織形式是什麼？
- Docker目前的儲存生態圈各個公司的技術特點？
- Docker的出現對未來儲存後端要求會帶來哪些技術變革？
關於Docker儲存的介紹目前國內比較少，作為一名在儲存和雲端計算領域紮根多年的IT人，我希望能夠親自研究這些課題，拋磚引玉，分享討論。其中的觀點不一定都是正確的，但是希望能夠引起更多人的思考和共鳴。
Docker技術自從誕生以來已經帶來了一場雲端計算的革命。其進展速度之快，接受程度之高讓人驚歎。國內已經有不少介紹Docker技術的文章，它的生態，網路，管理，構建，應用都有方方面面的資料。然而，要想在生產環境中部署Docker，開發運維人員必須還要明白docker容器是如何使用儲存（包括外部儲存），才能更好地為容器選擇合適的儲存方案。本次交流與大家分享Docker對儲存的定義的來龍去脈。
一．Docker的整體資料儲存的方式
首先今天分享的是這個系列的第一節，即Docker的整體資料儲存的方式。要說明這個問題，我們可以先看看容器和VM的區別，看看他們對儲存有哪些不一樣的要求。容器和VM，幾乎所有人都會說容器就是一種比VM更輕更優的虛擬化技術。其實，我的理解不太一樣，我認為容器和VM最大的不同在於容器不是VM。這個，不是廢話麼。仔細分析一下，容器的重點其實不在虛擬化技術，它叫Container，並沒有Virtual這個詞。它的關注核心已經從冷冰冰的Machine，上升到了如何更好的去承載應用。這個是有本質區別的。VM關注的是如何讓Machine更加高效，VM發展的再厲害，它也是一種更高階的Machine。它看待後端儲存其實是和一個物理Machine看待後端儲存是一致的。而容器呢，它希望後端儲存對它來說是透明的，不用它關心的，它更加關心的是應用資料的組織形式。
下面這個表是我做的一些對比。
Docker並不推薦採用Root Image的儲存方式來儲存應用資料。因為應用資料對安全、可用性、共享、效能等方面的要求和Root Image的要求是完全不一樣的。Docker採用了Volume這樣一個獨立的資料訪問介面，應用通過Volume去訪問相關的資料，Volume的實現和CoW的分層檔案系統完全獨立。通過Volume Plugin機制可輕易驅動外部儲存。如Rancher Convoy或者Flocker這樣的儲存驅動去管理和訪問具體的儲存裝置。
二．為什麼需要Volume這樣的資料介面
為什麼我們需要Volume這樣的資料介面。我們要深刻理解的是Docker容器是承載應用的，是對應用環境的抽象而不是對OS執行環境的抽象。Docker容器天生設計就是為了應用的執行環境打包，啟動，遷移，彈性拓展，所以Docker容器一個最重要的特性就是disposable，是可以被丟棄處理，稍瞬即逝的。而應用訪問的重要資料可不是disposable的，這些重要資料需要持久化的儲存保持。Docker提出了Volume資料卷的概念就是來應對資料持久化的。如果把容器比喻成一個人，那麼這個人的重要資料（物質上的）就是他的財產（錢）。容器可以不存在了，但是資料必須還要存在。小瀋陽說，人生最大的痛苦就是人沒了，錢還在。容器會說，正相反，Docker最大的幸福就是，我不在了，資料還在。所以，定義好需要持久化的資料，採用Volume介面來儲存訪問是容器應用需要考慮的首要課題，必須引起高度的重視。我們可以想象一下容器和應用之間這樣一段對話。
容器：我稍瞬即逝，我稍瞬即逝，重要的事情說三遍，我稍瞬即逝。
應用：哦，這樣啊，那我的重要資料不能丟怎麼辦？
容器：請用Volume資料卷，請用Volume資料卷，重要的事情說三遍，請用Volume資料卷。
應用：&%#！，知道了，真囉嗦，你的前世一定是一臺復讀機，媽媽再也不用擔心你的學習了。
三．資料遷移
資料能夠持久化以後，應用容器遷移和資料共享就成為了可能。Volume介面可以說很大程度上講是容器遷移和資料共享的基礎元件。我們先談談遷移。假設一個人需要從一個城市搬到另外一個城市，如果讓他把所有的現金都打包帶到身上是不太現實的，也非常不安全。怎麼辦呢？很簡單，他去銀行開個賬戶，把錢存進去，到另外一個城市的分行取就可以了。容器遷移的道理是一樣的，因為資料都是儲存在Volume卷（銀行賬戶）裡的，所以容器在叢集的另外一個伺服器甚至雲端重新啟動的時候，只要掛載同樣的資料卷就可以了。當然，這些都需要資料卷後端有共享儲存，或者資料副本的支撐。容器應用遷移的核心其實是資料卷Volume遷移，(注：容器本身的遷移由映象庫Docker Registry主導） 這一部分涉及資料儲存，安全加密，網路傳輸，效能優化，快照備份等等的技術點，是容器管理的核心功能。Volume資料卷更是容器間共享資料的基礎，道理很簡單，資料是儲存在容器之外的，那麼容器間共享同樣一個數據卷就能共享資料。為此，Docker容器還專門推出了資料卷容器這種特殊的容器，只要一個數據卷容器來掛載Volume， 其他需要共享Volume的容器只需要很簡單的指明和這個資料卷容器共享Volume就可以了。有興趣的讀者可以自己查詢資料卷容器的資料。
為了更好的支援容器遷移和資料共享，Docker推出了Volume plugin介面機制，讓第三方的儲存廠商來支援Docker Volume並且在此基礎上進行功能拓展。下面這個表提供了Volume plugin的介面規範：
可以看到Volume plugin的介面規範是相當簡潔的。大部分的儲存和高階功能由和Volume plugin driver驅動的後端儲存提供。
Rancher Convoy：Convoy是Rancher Labs用go開發的支援Device Mapper、NFS、EBS、GlusterFS多種後端儲存的Docker Volume plugin driver. Convoy還提供了一個儲存拓展功能（如快照、備份恢復等）的介面框架。
Flocker：Flocker volume plugin driver主要用於多主機環境Docker資料卷的遷移，從而支援資料庫應用等stateful有狀態應用的主機間遷移。
四．Docker Volume框架
附送Docker Volume機制的圖，作為結束，如果對Docker Volume機制的實現感興趣的人多，下次可以搞個分享。
Q&A
Q：Kubernetes中是否有Volume的處理模組，或者說Volume的重要性，以及前面提到的各種操作，在Kubernetes中是怎麼體現的？A：Kubernetes藉助Docker Volume實現一套自己的volume管理機制。Kubernetes的相關問題下一次再詳細說明。Q：請教下現在分散式儲存很多，Ceph、CFS等，哪個效能更好，更穩定，適合上生產？
A： Ceph、Glusterfs都有上生產環境成功的案例。 就運維成本來說Gluster更加簡單點。Ceph的運維成本較高。穩定性上Gluster因為設計更簡單，所以社群版本就已經穩定了。Q：Docker Volume 和Kubernetes volume/persistent volume比較， 有什麼異同？
A：Kubernetes藉助Docker Volume實現一套自己的Volume管理機制。Q：應用日誌管理收集是否適用Volume？有沒有什麼注意的地方？推薦的共享方式？不同應用是否-v到不同的地方？
A：容器如果需要持久的資料，使用Volume掛在到目標儲存上。注意日誌太多對系統資源的佔用。Q：想問下有沒有類似測試過，或者說你現在覺得效能比較好的一些方案？有沒有測試用例級資料？
A：儲存的效能是與實際的應用是相關聯的。我們開發適合容器的儲存。Q：一個儲存盤能共享掛載到多個容器嗎？
A：看後端儲存型別，如NFS、Glusterfs是支援儲存盤能共享掛載多個容器。Q：Rancher剛出，不知道它這個Convoy能單獨用麼，比如說安裝在Ubuntu？
A： Convoy與Rancher是獨立的，可以獨立安裝在Ubuntu。Q：請問有什麼靜態資源共享資料的方案，例如Web圖片？
A：OpenStack Swift、GlusterFS都可以。Q：Convoy或Flocker能支援rbd麼？
A：原生的Convoy目前不支援rbd。現在我們做Convoy支援rbd的功能。Q：不同主機上的容器能同時掛到一個共享儲存上嗎，最多能支援多少個？
A：共享儲存支援就可以，NFS、Glusterfs都可以支援。Q：Kubernetes和Docker Swarm兩個更看好誰，如果只能選一個的話？
A：看具體的應用場景，Kubernetes會越來越穩定。Swarm對容器的支援會越來越好。以上內容根據2016年4月28日晚微信群分享內容整理。分享人江鬆，有容雲聯合創始人兼研發副總裁。擁有16年的國內外企業級軟體基礎架構研發經驗，在企業級儲存，雲端計算解決方案方面有很深的技術造詣和行業理解。曾任美國AITech Ltd、愛爾蘭Raidtec Ltd高階系統架構師，存鋒科技Storwind創始人兼CEO。 DockOne每週都會組織定向的技術分享，歡迎感興趣的同學加微信：liyingjiesz，進群參與，您有想聽的話題或者想分享的話題都可以給我們留言。