Docker 容器本身是無狀態且生命周期短暫的。當一個容器被刪除時，它在可寫層產生的所有數據都會隨之消失。這對于需要持久化存儲數據的應用 (如數據庫、日志系統、用戶上傳內容) 來說是不可接受的。為了解決這個問題，Docker 提供了多種數據持久化方案，其中最重要、最推薦的就是數據卷

一、什么是容器數據卷

數據卷是宿主機文件系統中一個特殊的目錄，它由 Docker 管理 (/var/lib/docker/volumes/ 目錄下)，并可以直接映射到一個或多個容器的指定目錄下。

數據卷的核心優勢：

數據持久化：數據卷的生命周期獨立于任何容器。即使所有使用該數據卷的容器都被刪除，數據卷及其中的數據依然存在。
數據共享：多個容器可以同時掛載同一個數據卷，從而實現容器間的數據共享和同步。
高性能：數據卷繞過了容器的聯合文件系統 (UnionFS)，直接讀寫宿主機的文件系統，具有接近原生的I/O性能。
易于管理：Docker 提供了專門的命令 (docker volume ...) 來創建、查看、刪除數據卷，便于備份、遷移和恢復。

二、數據卷的使用

在創建或運行容器時，我們主要使用 -v 或 --mount 標志來掛載數據卷。-v 語法更簡潔，--mount 語法更明確，推薦在生產環境和復雜場景下使用 --mount。

1. 匿名掛載

如果你在 -v 標志中只指定容器內的路徑，Docker 會自動創建一個匿名的數據卷，并將其掛載到該路徑。

語法：

-v /path/in/container

代碼案例：

docker run -d -P --name nginx-anon -v /usr/share/nginx/html nginx

• 這個命令會創建一個新的、名字是隨機哈希值的數據卷，并掛載到容器的 /usr/share/nginx/html 目錄。
• 我們可以通過 docker inspect 查看這個匿名數據卷的具體信息。

docker inspect nginx-anon

在輸出的 "Mounts" 部分，你會看到類似這樣的信息：

"Mounts": [{"Type": "volume","Name": "a1b2c3d4...", // 隨機生成的長哈希值"Source": "/var/lib/docker/volumes/a1b2c3d4.../_data","Destination": "/usr/share/nginx/html",...}
]

• 缺點：匿名掛載的數據卷名稱不直觀，難以管理和復用。

2.具名掛載

這是最推薦的數據卷使用方式。你可以為數據卷指定一個有意義的名稱，方便后續的引用、共享和管理。

語法：

-v 方式: volume-name:/path/in/container
--mount 方式: type=volume,source=volume-name,target=/path/in/container

代碼案例：

步驟一：創建具名數據卷 (可選，Docker會在掛載時自動創建)

docker volume create my-nginx-data

步驟二：使用具名數據卷運行容器

• 使用 -v 標志：

docker run -d -P --name nginx-named-v -v my-nginx-data:/usr/share/nginx/html nginx

• 使用 --mount 標志 (推薦)：

docker run -d -P --name nginx-named-mount --mount type=volume,source=my-nginx-data,target=/usr/share/nginx/html nginx

• 在這兩個例子中，名為 my-nginx-data 的數據卷被掛載到了容器的 /usr/share/nginx/html 目錄。
• 現在，你可以刪除并重建 nginx-named-v 或 nginx-named-mount 容器，但只要你重新掛載 my-nginx-data 數據卷，網站的數據 (如 index.html) 就會保持不變。

數據卷管理命令：

# 列出所有數據卷
docker volume ls# 查看某個數據卷的詳細信息
docker volume inspect my-nginx-data# 刪除一個數據卷 (前提是沒有容器正在使用它)
docker volume rm my-nginx-data# 刪除所有不再被任何容器使用的懸空數據卷 (dangling volumes)
docker volume prune

3. 數據卷 vs 綁定掛載

除了由 Docker 管理的數據卷，Docker 還支持另一種強大的掛載方式——綁定掛載。它允許我們將宿主機上任意的一個文件或目錄直接映射到容器中。

綁定掛載語法 (使用 -v)：

-v /path/on/host:/path/in/container

與數據卷的核心區別及選擇：

特性	數據卷	綁定掛載
管理方	由 Docker 管理，位于 Docker 的專用存儲區域 (/var/lib/docker/volumes/)。	由用戶管理，可以是宿主機文件系統中的任意路徑。
可移植性	高。數據卷的定義與宿主機的目錄結構無關，便于在不同環境中遷移。	低。依賴于宿主機上特定的目錄結構，不易遷移。
性能	在 Linux 上通常性能更高，因為它為數據I/O進行了優化。	性能也很好，但可能受宿主機文件系統權限等因素影響。
權限	Docker 自動處理權限。	可能存在宿主機與容器內用戶權限不匹配的問題。
適用場景	推薦用于生產環境和所有需要持久化應用數據的場景，如數據庫文件、應用日志等。	適用于開發環境，如將源代碼目錄掛載到容器中進行實時代碼調試；或共享宿主機的配置文件到容器。

代碼示例：直觀感受數據卷與綁定掛載的行為差異

這個示例將清晰地展示數據卷獨立于容器生命周期的特性，以及綁定掛載下宿主機與容器的實時同步。

場景一：使用數據卷的持久性演示

1. 運行一個容器，使用具名數據卷并寫入數據：

docker run -d --name vol-test-container -v my-persistent-data:/data ubuntu sleep infinity
docker exec vol-test-container sh -c "echo 'This data is in a volume' > /data/message.txt"

• 此時，名為 my-persistent-data 的數據卷中已經包含了 message.txt 文件。

2. 在容器內刪除文件，驗證宿主機數據卷不受影響：(為模擬容器內誤操作)

docker exec vol-test-container rm /data/message.txt

驗證容器內文件已刪除

docker exec vol-test-container ls /data

(此時應無輸出)

關鍵點：此時 my-persistent-data 這個數據卷本身在宿主機上仍然包含 message.txt 文件。容器的刪除操作僅僅是在容器的可寫層記錄了“該文件已刪除”的標記，并未真正刪除數據卷中的源文件。

3. 刪除容器，然后創建一個新容器掛載同一個數據卷：

docker stop vol-test-container
docker rm vol-test-container# 創建一個全新的容器，掛載之前的數據卷
docker run --name vol-test-checker -it -v my-persistent-data:/data ubuntu

4. 在新容器中查看數據：
   當你進入 vol-test-checker 容器的交互式終端后，查看 /data 目錄：

# 在 vol-test-checker 容器的shell中執行
ls /data
# 輸出應為：message.txtcat /data/message.txt
# 輸出應為：This data is in a volume

結論：這個實驗有力地證明了，數據卷中的數據是獨立且持久的。即使容器內的文件被看似“刪除”，或者整個容器被刪除，數據卷中的原始數據也安然無恙，可以被新的容器重新掛載和使用。

場景二：使用綁定掛載的實時同步演示

1. 在宿主機上創建一個目錄和文件：

mkdir -p ./host-data
echo "Initial data from host" > ./host-data/sync.txt

2. 運行一個容器，將宿主機目錄綁定掛載到容器中：

docker run -d --name bind-test-container -v $(pwd)/host-data:/data ubuntu tail -f /dev/null

• tail -f /dev/null 是一個讓容器保持運行的技巧。
• 現在，宿主機的 ./host-data 目錄與容器的 /data 目錄實時同步。

3. 驗證容器內可以看到宿主機文件：

docker exec bind-test-container cat /data/sync.txt
# 輸出應為：Initial data from host

4. 在宿主機上修改文件內容：

echo "Host updated the file" >> ./host-data/sync.txt

5. 在容器內立即查看變化：

docker exec bind-test-container cat /data/sync.txt
# 輸出現在應包含兩行：
# Initial data from host
# Host updated the file

6. 在容器內刪除文件：

docker exec bind-test-container rm /data/sync.txt

7. 在宿主機上驗證文件是否也被刪除：

ls ./host-data/
# (此時應無輸出，文件已被刪除)

結論：綁定掛載建立了宿主機和容器之間文件系統的直接鏈接。任何一方對掛載目錄中內容的修改或刪除，都會立即、真實地反映在另一方。這種實時同步的特性使其非常適合開發時共享源代碼。

4. 綜合案例：使用具名數據卷持久化 MySQL 數據

這個案例將演示如何創建一個 MySQL 容器，并將其數據目錄 /var/lib/mysql 持久化到一個具名數據卷中，從而實現數據庫數據的安全存儲。

步驟一：創建具名數據卷
為了清晰管理，我們先創建一個名為 mysql-data 的數據卷。

docker volume create mysql-data

步驟二：運行 MySQL 容器并掛載數據卷
我們將運行一個 MySQL 8.0 容器，并設置 root 密碼。

docker run -d \
--name my-mysql \
-p 3306:3306 \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
--mount type=volume,source=mysql-data,target=/var/lib/mysql \
mysql:8.0

• -d: 后臺運行容器。
• --name my-mysql: 為容器命名。
• -p 3306:3306: 將宿主機的 3306 端口映射到容器的 3306 端口。
• -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=...: 通過環境變量設置 MySQL 的 root 用戶密碼。
• --mount ...: 核心部分。將我們創建的 mysql-data 數據卷掛載到容器內部存放數據庫文件的標準路徑 /var/lib/mysql。

步驟三：驗證數據持久化

1. 進入容器并創建數據
   使用 docker exec 進入正在運行的 MySQL 容器，并登錄到數據庫。

docker exec -it my-mysql mysql -uroot -pmysecretpassword

在 MySQL 命令行中，創建一個新的數據庫和表，并插入一些數據。

CREATE DATABASE testdb;
USE testdb;
CREATE TABLE users (id INT PRIMARY KEY, name VARCHAR(50));
INSERT INTO users VALUES (1, 'Alice'), (2, 'Bob');
EXIT;

主機也能正常連接上

2. 刪除容器
   現在，我們模擬一次容器故障或升級，刪除這個 MySQL 容器。

docker stop my-mysql
docker rm my-mysql

此時，容器已經不存在了。

3. 重新創建容器，掛載同一個數據卷
   我們再次運行一個 MySQL 容器，使用相同的命令，確保它掛載的還是 mysql-data 這個數據卷。

docker run -d \
--name my-mysql-new \
-p 3306:3306 \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=mysecretpassword \
--mount type=volume,source=mysql-data,target=/var/lib/mysql \
mysql:5.7

4. 驗證數據是否恢復
   等待新容器 my-mysql-new 完全啟動后，再次進入這個新容器。

docker exec -it my-mysql-new mysql -uroot -pmysecretpassword

在 MySQL 命令行中，檢查我們之前創建的數據庫和數據是否存在。

USE testdb;
SELECT * FROM users;

你會看到輸出：

+----+-------+
| id | name  |
+----+-------+
|  1 | Alice |
|  2 | Bob   |
+----+-------+

這證明了，即使容器被刪除，存儲在數據卷中的數據也被完美地保留了下來，并在新容器中得以恢復。

總結： 容器數據卷是實現Docker數據持久化的首選方案。通過使用具名數據卷，我們可以安全地存儲應用數據，解耦數據與容器的生命周期，并輕松實現數據的共享、備份和恢復，為在生產環境中運行有狀態應用提供了堅實的基礎。

---

練習題

題目一：創建與查看數據卷
寫出一條命令，創建一個名為 app-config 的具名數據卷，然后寫出另一條命令來查看這個數據卷的詳細信息。

題目二：匿名掛載
寫出一條命令，以后臺模式運行一個 ubuntu 容器，并為容器內的 /data 目錄進行匿名掛載。

題目三：具名掛載 (使用 -v)
寫出一條命令，以后臺模式運行一個名為 my-redis 的 redis 容器，并使用 -v 標志將一個名為 redis-data 的具名數據卷掛載到容器的 /data 目錄。

題目四：具名掛載 (使用 --mount)
使用 --mount 標志重寫上一題的命令，實現完全相同的效果。

題目五：綁定掛載
寫出一條命令，運行一個臨時的、交互式的 alpine 容器，并將宿主機當前目錄下的 app 子目錄 (假設為 ./app) 綁定掛載到容器的 /app 目錄。容器啟動后執行 ls /app 命令。

題目六：數據共享

1. 首先，運行一個名為 writer-container 的 busybox 容器，將一個名為 shared-volume 的數據卷掛載到 /shared。容器啟動后，向 /shared/message.txt 文件寫入 “Hello from writer”。
2. 然后，運行另一個名為 reader-container 的 busybox 容器，同樣掛載 shared-volume 數據卷到 /shared，并讀取 /shared/message.txt 文件的內容。
   (請分別寫出這兩個 docker run 命令)

題目七：數據卷清理
寫出一條命令，可以一次性刪除所有當前未被任何容器使用的Docker數據卷。

題目八：數據卷數據備份
假設 mysql-data 數據卷中包含了重要的數據庫文件，你希望對其進行備份。請描述一種簡單的、利用另一個臨時容器來備份該數據卷中所有文件到宿主機 /backup 目錄的思路或命令。

答案與解析

答案一：
創建數據卷：

docker volume create app-config

查看詳細信息：

docker volume inspect app-config

解析： docker volume create 用于創建具名數據卷，docker volume inspect 用于查看其元數據，包括在宿主機上的實際存儲路徑。

答案二：

docker run -d --name ubuntu-anon -v /data ubuntu

解析： -v 標志后只跟了容器內的路徑 /data，這會觸發Docker創建一個匿名數據卷并掛載到此路徑。

答案三：

docker run -d --name my-redis -v redis-data:/data redis

解析： -v 標志使用 [volume_name]:[container_path] 的格式來進行具名掛載。如果 redis-data 數據卷不存在，Docker會自動創建它。

答案四：

docker run -d --name my-redis --mount type=volume,source=redis-data,target=/data redis

解析： --mount 標志使用更明確的鍵值對語法。type=volume 指定類型，source 指定數據卷名稱，target 指定容器內路徑。

答案五：

docker run --rm -it --mount type=bind,source=$(pwd)/app,target=/app alpine ls /app

解析： --mount type=bind 指定了綁定掛載。source=$(pwd)/app 表示宿主機當前工作目錄下的 app 目錄。--rm 使容器退出后自動刪除，-it 提供交互式終端。容器啟動后直接執行 ls /app 命令。

答案六：

1. 運行 writer-container：

docker run --name writer-container -v shared-volume:/shared busybox sh -c "echo 'Hello from writer' > /shared/message.txt"

2. 運行 reader-container：

docker run --name reader-container -v shared-volume:/shared busybox cat /shared/message.txt

解析： 兩個容器都掛載了同一個具名數據卷 shared-volume。第一個容器向卷中寫入文件，第二個容器可以立即讀取到這個文件，實現了數據共享。

答案七：

docker volume prune

解析： docker volume prune 是一個方便的命令，用于清理不再被任何（包括已停止的）容器引用的數據卷，可以釋放磁盤空間。

答案八：

docker run --rm \
--mount type=volume,source=mysql-data,target=/dbdata,readonly \
--mount type=bind,source=/backup,target=/backup_host \
ubuntu \
tar czvf /backup_host/mysql-backup-$(date +%Y%m%d).tar.gz -C /dbdata .

日期：2025年9月5日
專欄：Docker教程