前言

本文大部分内容，摘自docker官方文档.Understand images, containers, and storage drivers

译者没有采取原文翻译的方式,而是结合自己的学习进行了归纳总结.

要想真正的理解docker的存储驱动，需要先了解docker镜像是如何构建和存储，以及容器如何使用镜像.

镜像与分层

下面是ubuntu:15.04的镜像分层.一共是４层,每一层都由一些只读并且描绘系统区别的文件组成.

上下两张图对比，可以清晰的看到镜像分层关系（上图是官方文档图片，可以看到镜像大小进行了精简，但是ubuntu:15.04镜像的分层结构没变）

Docker存储驱动的作用就是:将这些分层的镜像文件堆叠起来，并且提供统一的视图.使container的文件系统看上去和我们普通的文件系统没什么区别.

当创建一个新的容器的时候,实际上是在镜像的分层上新添加了一层container layer（容器层）.之后所有对容器产生的修改,实际都只影响这一层.

注意

容器层：读写层(可写层)

镜像层：只读层

容器与分层

镜像与容器的一个主要区别就是，是否具有顶层的读写层(可写层).对于一个容器的数据新增，修改，都存储在可写层.当你删除一个容器的时候，可写层也将被删除(注意:可写层与数据卷的区别).然而镜像层是保持不变的.

下图展示了，多个容器共享一个镜像.镜像层是只读层,不变的.多个容器层在同一个镜像层之上，并且相互独立，互相不影响.

docker 存储驱动的职责就是将镜像层和可写容器层管理起来.不同的驱动实现管理的方式也不一致.实现容器与镜像管理的两个关键技术就是可堆叠的镜像层和copy-on-write (CoW，写时复制).

简述写时复制

举个例子：小文和小武由不同的老师上数学课，但是他们只有一个习题册.小文的作业是，练习册的第十一页.为了不影响到小武，小文的做法是将第11页copy，完成作业后上交.这就是一个典型的写时复制

第一次修改一个文件,这个文件首先会从该读写层下面的只读层复制到该读写层。该文件的只读版本依然存在，但是已经被读写层中的该文件副本所隐藏。

了解了写时复制，就应该注意一个问题：如果第一次修改镜像层内包含的文件，文件的size很大.会造成大量的磁盘IO的开销.所以不建议将需要修改的大文件，集成到镜像内.可以采用数据卷的方式.

数据卷与存储驱动

当一个容器删除的时候,写入该容器的所有数据将被删除(除了保存在数据卷中的数据)

数据卷是挂载到容器的,docker宿主机上的一个目录或文件。对数据卷的文件读写是不受存储驱动控制的，接近于本地文件系统读写速度.可以挂载多个数据卷到一个容器.也可以多个容器共享一个或多个数据卷.

如图所示:一个docker宿主机运行２个容器。每个容器有自己的存储空间，存储于宿主机本地文件系统　/var/lib/docker/… 另外有一个共享的数据卷在 /data.挂载到两个容器内实现共享.

如何选择存储驱动

docker目前支持的存储驱动有:OverlayFS,AUFS,Btrfs,Device Mapper,VFS,ZFS。

docker的存储驱动目前并没有一个通用的，完美的，适用于所有环境的存储驱动.所以需要根据自己的环境来有所选择.

存储驱动在不断的改进与发展

如果从稳定性上的考量，在安装docker的时候会默认根据你的系统环境配置选择一个存储驱动.通常来说使用这个默认的驱动将减少你遇到bug的机会.

如果你的团队使用过RHEL及其相关分支,你可能有关于LVM和Device Mapper的经验.这时建议你使用devicemapper存储驱动.

查看当前docker 引擎的存储驱动

#docker info
Containers: 0
 Running: 0
 Paused: 0
 Stopped: 0
Images: 24
Server Version: 1.10.2
Storage Driver: aufs
 Root Dir: /var/lib/docker/aufs
 Backing Filesystem: extfs
 Dirs: 52
 Dirperm1 Supported: true

如图所示：存储驱动类型为aufs,宿主机文件系统的格式为extfs。

存储驱动与宿主机文件格式

设置docker的存储驱动

方法一:如设置存储驱动的类型为devicemapper

$ dockerd --storage-driver=devicemapper &

方法二:如设置存储驱动的类型为devicemapper，在DOCKER_OPTS配置参数的最后面加上–storage-driver=devicemapper

vim /etc/default/docker

现状与未来

许多人认为OverlayFS是Docker存储驱动的未来.然而,它仍然不够成熟.稳定性上也不如一些成熟的存储驱动，如：AUFS，devicemapper.

下面的图表，显示了每个存储驱动的优势以及不足，请参考：

具体到某一个存储驱动

这部分介绍具体的存储驱动的实现方式,对于技术研究者可以参考学习.对于应用实践者，可以暂时止步.笔者看了这部分内容，没有进行翻译总结.留下待以后完成.

AUFS

Docker and AUFS in practice

device mapper

Docker and the Device Mapper storage driver