第 4 章 数据卷：让数据活过容器

本章目标：理解容器可写层随容器消亡的本质，掌握具名卷、绑定挂载、tmpfs 三种挂载方式及适用场景，学会容器间数据共享与备份恢复。

1. 为什么需要数据卷

容器的一切写入都发生在可写层，而可写层有两个致命属性（第 2、3 章埋的伏笔）：

• 容器删除（docker rm）时可写层一起销毁，数据随之消失；
• 可写层与容器绑定，无法跨容器共享，也无法被宿主机直接访问。

于是有了三个需求：持久化（删容器数据不丢）、共享（多容器访问同一份数据）、访问（宿主机直接读写）。Docker 提供了三种挂载方式：

方式	存储位置	生命周期	适用场景
具名卷（volume）	Docker 管理（Docker Root Dir 下）	独立于容器，删容器不删卷	数据库等需要持久化的数据（首选）
绑定挂载（bind mount）	宿主机任意目录	跟随宿主机文件	开发热更新、传配置文件
tmpfs	内存	容器停止即清空	敏感临时数据、高速缓存

挂载语法（-v 简写与 --mount 详细形式，功能等价，--mount 更明确）：

# 具名卷：   -v 卷名:/容器内路径        --mount type=volume,source=卷名,target=/路径
# 绑定挂载： -v /宿主绝对路径:/容器内路径 --mount type=bind,source=/宿主路径,target=/路径
# tmpfs：    --tmpfs /容器内路径

2. 具名卷：数据库持久化的标准答案

卷由 Docker 统一管理，生命周期独立于容器——这是它与 bind mount 最大的区别。

docker volume create data-vol      # 创建具名卷
docker volume ls                   # 列出所有卷
docker volume inspect data-vol     # 查看卷的挂载点（宿主机真实路径）
docker volume rm data-vol          # 删除卷（先停用使用它的容器）
docker volume prune                # 清理所有未被容器使用的卷

MySQL 持久化（本章核心示例）：

docker run -d --name db \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=secret \
  -e MYSQL_DATABASE=app \
  -v db-data:/var/lib/mysql \
  mysql:8.0

流程验证——删容器、重建容器，数据仍在：

docker exec -it db mysql -uroot -psecret -e "CREATE TABLE t(i INT); INSERT INTO t VALUES (1);" 2>/dev/null
docker rm -f db
docker run -d --name db2 \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=secret \
  -v db-data:/var/lib/mysql \
  mysql:8.0
docker exec -it db2 mysql -uroot -psecret -e "SELECT * FROM t;" 2>/dev/null   # 仍能查到 1

-v db-data:/var/lib/mysql 中 db-data 没有 / 前缀，Docker 把它识别为卷名（而不是宿主机路径）——这是具名卷与 bind mount 语法上的分水岭。mysql:8.0 的官方镜像也声明了 VOLUME /var/lib/mysql：即使你忘了 -v，容器也会生成一个匿名卷来保护数据。

匿名卷（-v /容器路径 不写卷名）与具名卷的唯一区别是名字由 Docker 随机生成、难以复用，应尽量显式命名。

3. 绑定挂载：宿主机目录直接进容器

bind mount 把宿主机任意目录直接挂进容器，两边实时互通，最适合开发场景（改代码不用重新构建镜像）：

# 把本地 html 目录挂到 nginx 站点根目录
docker run -d --name web -p 8082:80 \
  -v "$PWD/html:/usr/share/nginx/html" \
  nginx:alpine

# 宿主机改文件，容器立即可见
echo '<h1>hello bind mount</h1>' > html/index.html
curl http://localhost:8082/          # 返回新内容

# 传配置文件（如 nginx 配置）
docker run -d --name web -p 8083:80 \
  -v "$PWD/nginx.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf:ro" \
  nginx:alpine

注意三点：

• 路径必须是绝对路径：-v 后不带 / 会被当成卷名（见第 2 节）；
• 冒号后 :ro 表示只读挂载，防止容器改坏宿主机文件；
• 挂载目录会"盖住"容器内原路径的内容：/usr/share/nginx/html 原本的页面会被你挂载的目录整体替换（不会合并）。Windows 上路径形如 -v C:\work\html:/usr/share/nginx/html（WSL/Desktop 环境下路径需能被 docker 访问）。

4. tmpfs：活在内存里的临时数据

tmpfs 挂载在内存中，速度快、不落盘，容器停止即清空——适合密码、token 等不想写进磁盘的敏感临时数据，或纯缓存：

docker run --rm -d --name tmp \
  --tmpfs /cache \
  alpine sleep 300
docker exec tmp sh -c "echo hi > /cache/x && cat /cache/x"
docker restart tmp
docker exec tmp sh -c "cat /cache/x"   # 失败：重启后已清空（或改用 no-cache 验证）

5. 数据共享与备份

容器间共享卷（如 nginx 与上传服务共享静态资源目录）：

docker run -d --name app -v shared:/data alpine sleep 300
docker run -d --name web -v shared:/usr/share/nginx/html nginx:alpine
docker exec app sh -c "echo shared > /data/note.txt"
curl http://localhost:8082/note.txt    # nginx 容器里也能读到

备份与恢复：卷本质是宿主机上的目录，用 tar 打包即可：

# 备份：把卷内容打包到宿主机
docker run --rm -v db-data:/data -v "$PWD:/backup" alpine \
  tar czf /backup/db-data.tar.gz -C /data .

# 恢复：把备份解回卷
docker run --rm -v db-data:/data -v "$PWD:/backup" alpine \
  tar xzf /backup/db-data.tar.gz -C /data

技巧：借助一个临时的 alpine 容器挂载目标卷完成打包/解包，--rm 用完即弃——这是备份恢复的通用套路。

常见误区

• 误区：删容器会把卷一起删掉。 正确：具名卷独立于容器存在，docker rm（甚至 -f）不会删卷；只有 docker volume rm 才删。docker rm -v 也只会删匿名卷。
• 误区：-v data:/path 会把宿主机 data 目录挂进去。 正确：没有 / 前缀的是卷名；要挂宿主机目录必须写绝对路径 -v /abs/path:/path。
• 误区：bind mount 与容器内原有文件是"合并"的。 正确：挂载点会整体覆盖容器内原目录内容。
• 误区：容器重启（restart）后 tmpfs 数据还在。 正确：tmpfs 是内存挂载，容器停止/重启即清空，别放需要保留的数据。

小结

• 可写层随容器销毁——需要长期保存的数据必须放卷里。
• 具名卷：Docker 管理、独立生命周期，数据库持久化首选；语法 -v 卷名:/容器路径（无 / 前缀）。
• 绑定挂载：宿主机目录直挂容器，开发热更新、传配置用；语法 -v /绝对路径:/容器路径[:ro]。
• tmpfs：内存挂载，快但易失，适合敏感临时数据。
• 共享用同一卷挂多个容器；备份用临时 alpine 容器 tar 打包。

练习

1. 用 mysql:8.0 启动数据库并挂载具名卷 db-data，建一张表写入数据；删除容器后重建，验证数据仍在（对照第 2 节流程）。
2. 创建一个本地目录 html/，用 bind mount 挂到 nginx:alpine 的站点目录，修改宿主机文件后立即 curl 验证热更新。
3. 用第 5 节方法把某个卷备份成 tar，再恢复到另一个卷中，比较两个卷内容是否一致。
4. 思考题：为什么说"数据库容器不挂卷 = 数据随时可能消失"？（提示：回顾 docker rm 对可写层的影响。）

可运行示例见 examples/04-data-volumes/，按其中的 README 步骤执行。