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Docker存储架构

Docker 存储管理是 Docker 容器化技术中的重要部分，涉及镜像、容器、卷（Volumes）和绑定挂载（Bind Mounts）等的存储管理。在使用命令管理 Docker 存储之前，我们先了解 Docker 存储架构。

分层存储​

Docker 使用分层存储机制来管理镜像和容器的文件系统：

  • 镜像层（Image Layers）: 镜像是只读的，由多个分层文件系统组成。每一层代表 Dockerfile 中的一个指令。
  • 容器层（Container Layer）: 容器在镜像的基础上添加一个可写层，用于存储运行时产生的数据。
  • 永久存储：
    • 数据卷（Volumes）: 用于持久化容器数据，独立于容器的生命周期。（数据卷文件通常在/var/lib/docker/volumes路径下）
    • 绑定挂载（Bind Mounts）: 将宿主机文件或目录直接挂载到容器中。（容器删除时，绑定挂载的目录仍然存在，因为它是宿主机的路径，Docker并不管理它。）

Docker存储架构.drawio

分层存储的优缺点：

优点缺点
节省存储空间：多个镜像共享相同层，减少重复存储。性能开销：多层叠加可能导致性能下降，尤其在高频读写时。
加速构建与分发：复用现有层，只需传输新增层，提升效率。复杂性增加：多层结构使调试和管理更复杂。
简化管理：每层代表一个修改步骤，便于追踪和组合。存储碎片化：层数增加可能导致存储碎片化，影响性能。
增强安全性：只读层防止篡改，容器修改隔离在可写层。安全性风险：某一层的漏洞可能影响所有依赖该层的镜像和容器。
灵活支持：适配多种存储驱动，适应不同需求。兼容性问题：不同存储驱动或平台间可能存在兼容性问题。

利大于弊。

存储驱动​

分层存储通过镜像层（只读）和容器层（可写）的组合，实现了高效的存储管理。存储驱动是连接分层存储和主机文件系统的关键组件，决定了存储的性能和兼容性。

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|          Container          |  # 容器（可写层）
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|        Image Layer 3        |  # 镜像层 3（只读）
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|        Image Layer 2        |  # 镜像层 2（只读）
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|        Image Layer 1        |  # 镜像层 1（只读）
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|        Storage Driver       |  # 存储驱动（如 Overlay2、AUFS）
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|         Host File System    |  # 主机文件系统（如 ext4、XFS）
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存储驱动决定了分层存储的实现方式，例如：

  • Overlay2：将多层文件系统叠加为单一视图。
  • AUFS：通过联合挂载实现多层合并。
  • Btrfs：利用 Btrfs 的快照功能实现分层存储。

Docker 存储优化建议

  • 使用卷（Volumes）持久化数据: 避免将重要数据存储在容器的可写层中，使用卷来持久化数据。
  • 定期清理未使用的资源: 使用 docker system prune 定期清理未使用的镜像、容器和卷。
  • 选择合适的存储驱动: 在 Linux 上推荐使用 overlay2 存储驱动，性能较好且稳定。
  • 避免在容器中存储大量数据: 容器应尽量保持轻量，将数据存储在卷或外部存储系统中。

常用命令总结

命令功能描述
docker images查看镜像列表
docker rmi删除镜像
docker image prune清理未使用的镜像
docker ps -a查看容器列表
docker rm删除容器
docker container prune清理已停止的容器
docker volume ls查看卷列表
docker volume create创建卷
docker volume rm删除卷
docker volume prune清理未使用的卷
docker system prune清理未使用的镜像、容器、卷和网络
docker inspect查看镜像、容器或卷的详细信息
docker info查看 Docker 系统信息，包括存储驱动
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