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写给懒猫微服玩家的容器小书 Docker篇（四）：《数据之岛与持久化卷》

一直想写一本容器小书，真好懒猫基本都做了容器化，所以把这部分分享出来。不同的是，懒猫微服中使用 pg-docker 来替代 docker 命令，使用 dockge 来执行 docker-compose。以下讲解以标准 docker 为主，这样子既学会了 docker 知识，也能够在懒猫微服上启动 Docker 服务。

《数据之岛与持久化卷》讲的是 Docker Volume 持久化数据方案、挂载宿主机目录、多个容器共享数据、自动创建卷、数据备份与恢复等 ​

🏝️ 开篇：数据会随浪消失 ​

有一天，小李运行了一个容器，里面的 Flask 项目能正常写入用户信息到 SQLite 数据库。可当容器一停止，再启动——所有数据消失了！

老周说：“你的数据，被潮水带走了。”

“Docker 容器默认的文件系统是临时的，只要容器删除，数据也就没了。想让数据真正存活，就要登上‘数据之岛’。”

🧠 基础概念：数据卷（Volume） ​

Docker 提供了三种数据持久化方案：

方案用法场景
VolumeDocker 管理的专属数据区最推荐、安全、可多容器共享
Bind Mount映射宿主机目录更灵活，适合本地调试
tmpfs临时存储在内存适合敏感数据，重启即丢弃

本章重点讲解：Volume（数据卷） 与 Bind Mount（绑定挂载）

📦 第一节：使用 Volume 保存数据 ​

小李重新部署了 MySQL 容器，他决定为数据提供一个“保命空间”。

bash
docker volume create mysql-data

然后运行 MySQL 时挂载：

bash
docker run -d --name my-mysql \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
  -v mysql-data:/var/lib/mysql \
  mysql:5.7

-v 卷名:容器内目录：将卷挂载到容器内数据库文件存储位置。

容器即使删除，数据卷依然保留！

查看所有卷： ​

bash
docker volume ls

查看卷详细信息： ​

bash
docker volume inspect mysql-data

输出中可以看到 Mountpoint，即数据在宿主机上的物理位置。

🧪 第二节：自动创建匿名/具名卷 ​

小李写了个简单的服务：

dockerfile
VOLUME /app/data

每次 docker run 时，Docker 会自动生成匿名卷挂载到 /app/data。

但这类匿名卷难以追踪、管理，老周建议：

“生产环境请用具名卷，并在运行时用 -v 显式指定。”

🔗 第三节：绑定挂载宿主机目录（本地调试神器） ​

开发中，小李想把宿主机的项目代码直接挂进容器，不必每次重建镜像。

bash
docker run -d --name dev-nginx \
  -p 8080:80 \
  -v /Users/xiaoli/site:/usr/share/nginx/html \
  nginx

本地 /Users/xiaoli/site 的代码实时反映在容器内网站目录，修改立刻生效！

使用 Bind Mount 的场景： ​

  • 本地开发热更新
  • 日志文件落盘
  • 配置文件映射
  • IDE + 容器联调

🤝 第四节：多个容器共享数据卷 ​

老周给小李展示了另一个高级玩法：

“多个容器可以挂载同一个卷，共享数据，就像一块公共磁盘。”

小李准备两个容器：

  • 一个容器写入日志
  • 一个容器实时读取日志
bash
# 写入容器
docker run -d --name logger \
  -v shared-logs:/logs \
  busybox sh -c "while true; do date >> /logs/t.log; sleep 2; done"

# 读取容器
docker run -it --name reader \
  -v shared-logs:/logs \
  busybox tail -f /logs/t.log

这两个容器在不联网的情况下，通过挂载卷实现了数据同步，让小李直呼神奇。

🔄 第五节：备份与恢复数据卷 ​

老周说：

“你现在的数据安全了，但还不够。万一服务器挂了怎么办？你得学会备份。”

备份数据卷为 .tar： ​

bash
docker run --rm \
  -v mysql-data:/data \
  -v $(pwd):/backup \
  busybox \
  tar czf /backup/mysql-backup.tar.gz -C /data .

⛴️ 第一个挂载是数据卷，第二个挂载是宿主机当前目录，输出备份包。

恢复数据卷： ​

bash
docker run --rm \
  -v mysql-data:/data \
  -v $(pwd):/backup \
  busybox \
  tar xzf /backup/mysql-backup.tar.gz -C /data

只需备份 .tar.gz 文件即可，适合迁移数据、升级、容灾。

🧹 第六节：清理无用卷（慎用） ​

随着实验多了，小李电脑堆满了无主卷。

查看：

bash
docker volume ls

清理：

bash
docker volume rm 卷名

清除所有未被挂载的孤立卷（慎用）：

bash
docker volume prune

清理命令要慎重，别误删生产卷！

📋 Volume 挂载选项速查表 ​

类型命令特点
匿名卷-v /path难追踪，系统自动命名
具名卷-v myvol:/path推荐用法，可管理
Bind 挂载-v /host:/container与宿主机文件交互，适合本地调试
tmpfs--tmpfs /path内存存储，重启即消失
权限控制-v myvol:/path:ro只读挂载
SELinux/AppArmor:z、:Z（高级安全挂载）安全增强场景

🧠 小李的应用持久化策略建议 ​

类型内容
数据库必须挂载 Volume 保持数据持久
日志推荐落盘到宿主机或集中采集
配置文件可用 Bind Mount 从本地同步配置
静态资源静态目录挂载 + CDN
临时缓存tmpfs 或容器内路径，无需持久化

🎬 尾声：构建自己的数据之岛 ​

小李站在一个小岛码头，身后是一个个挂载卷，他的应用和数据终于脱离容器生命周期的束缚。

老周说：

“真正的服务，要能容器随时销毁，数据却永存。”

小李点头，轻轻拍了拍他那卷 MySQL 的备份包，知道自己已经拥有了构建“数据之岛”的能力。

继续拓展高级内容，围绕：

  1. 🧪 数据卷在 CI/CD 中的作用和实战应用
  2. ☸️ 数据卷在 Kubernetes 中的延伸 —— PVC（PersistentVolumeClaim）挂载

以小李的旅程为主线，继续带你掌握更强大的容器化数据策略。

🔧 拓展一：数据卷在 CI/CD 中的角色与实践 ​

在一次项目发布中，小李加入了公司的 DevOps 流水线。他发现 GitLab CI 跑测试时，每次都重新构建环境，速度太慢，还会出现缓存丢失的问题。

老周告诉他：

“在 CI/CD 环境中，合理使用数据卷可以极大加快构建速度、保留缓存和数据状态。”

✅ 使用场景 1：缓存 pip/npm 依赖，加速构建 ​

小李把 pip install 改成挂载缓存目录：

GitLab Runner 示例： ​

.gitlab-ci.yml：

yaml
cache:
  key: pip-cache
  paths:
    - .cache/pip

build:
  script:
    - docker run --rm
      -v $CI_PROJECT_DIR:/app
      -v $CI_PROJECT_DIR/.cache/pip:/root/.cache/pip
      my-builder-image bash -c "
      cd /app &&
      pip install -r requirements.txt &&
      pytest
      "

🔁 依赖安装过程可被缓存，构建速度提升 50%！

✅ 使用场景 2：测试数据隔离 ​

小李部署端到端自动化测试容器：

bash
docker run --rm \
  -v test-volume:/app/test-results \
  e2e-runner:latest

测试结果可从宿主机挂载目录或卷中提取，用于后续报告生成或持久存档。

✅ 使用场景 3：构建产物跨阶段传递 ​

CI/CD 有多阶段：构建 → 测试 → 部署 小李通过挂载共享卷，将编译好的前端包从构建容器传给部署容器：

bash
docker run --name builder -v build-volume:/output frontend-builder
docker run --rm -v build-volume:/usr/share/nginx/html nginx

☸️ 拓展二：Kubernetes 中的数据卷演进 —— PVC 实战 ​

进入云原生世界，小李不再直接使用 docker run，而是通过 Kubernetes 来编排容器。

在 K8s 中，数据卷概念变得更专业：

  • Volume（临时存储，随 Pod 生命周期）
  • PersistentVolume（PV：管理员创建的存储资源）
  • PersistentVolumeClaim（PVC：用户申请的存储）
  • StorageClass（存储策略模板）

🔐 场景一：部署 Stateful 服务（如 MySQL） ​

小李写了以下 YAML：

yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi
  storageClassName: standard
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
        - name: mysql
          image: mysql:5.7
          env:
            - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
              value: "123456"
          volumeMounts:
            - mountPath: /var/lib/mysql
              name: data
      volumes:
        - name: data
          persistentVolumeClaim:
            claimName: mysql-pvc

💡 PVC 是 “我要一个 5Gi 的盘”，PV 是“管理员给你一个”，Pod 中挂上它即可持久保存数据。

🧠 小知识点：K8s 中 Volume 的对比 ​

类型生命周期是否持久典型用途
emptyDirPod 生命周期❌临时缓存、构建产物传递
hostPath节点目录挂载⚠️ 有风险本地开发测试
PVC（推荐）与集群存储绑定✅数据库存储、日志、持久缓存

📦 StorageClass：自动动态分配 PVC ​

在云环境（如 EKS、GKE）中，PVC 可以自动创建对应的 PV（EBS、Ceph、NFS 等），只要指定 StorageClass 即可：

yaml
storageClassName: gp2

这种方式可以实现跨节点迁移不丢数据、按需付费扩容、快照备份等高级功能。

✅ 拓展总结：Docker 到 CI/CD，再到 Kubernetes 的数据策略演进 ​

场景技术推荐做法
本地开发Bind Mount映射目录，实时更新
本地持久化Volume隔离性好，便于管理
CI/CD 中间数据卷 / 缓存目录挂载 .cache、build 等路径
K8s 中数据存储PVC + StorageClass可扩展、可备份、可跨节点持久化

🎬 尾声：从数据孤岛到分布式星图 ​

在 DevOps 流水线中，小李用数据卷构建了无缝衔接的构建流程；

在 Kubernetes 集群中，他用 PVC 实现了跨集群节点的 MySQL 数据持久化部署；

他站在云端存储的星图前，知道自己已经掌握了从 Docker 到 DevOps 再到 Kubernetes 的数据生命周期。

老周拍拍他：

“你已经造好了船，也撑起了帆。下一步，是用 Compose 编排你的舰队。”

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