容器存儲中那些潛在的挑戰和機遇
原文作者：尼克格拉斯馬托斯，FICO 云服務工程高級總監，致力如何為Docker卷和數據容器缺乏持久化存儲提供解決方案。
在容器內運行應用的想法并不新穎。是的，這是一個趨勢，無數人研究容器這一熱門主題，似乎發現了解決問題的方法。容器將解決一切。
容器的起源實際上能追溯到大型機時代，這并不是一個新技術，這一技術最終開始成熟并以驚人的速度獲得用戶關注和認可。容器使多個應用并行運行在單個操作系統之上，不管其是直接部署在物理服務器還是虛擬實例之上。這個是通過提供在“用戶空間”(即應用運行的平臺、系統或運行在內核上的代碼)上執行多次拷貝的功能來實現的。
容器的當前反饋來自于運行虛擬實例相關的問題和開銷，每個實例必須有專用的內存和存儲資源。它們通常過大或不夠，當對這些資源需求迅速擴展時，它運行會變得緩慢。
虛擬實例的設計提供隔離和獨立升級每個實例的能力，但在運行類似或相同版本的操作系統的大環境中，每個虛擬實例都運行相同的進程，內存占用和一個近似的啟動卷。
面向一個基于Web可擴展的網絡計算架構目標時，傳統的虛擬化可以說是很低效的，浪費誓如內存、處理器、存儲、機架空間、電力、冷卻系統和通用資源(如管理系統、IP地址)等的物理資源。
容器提供一定程度的分離，因為它是獨立于它的臨近容器存在的，所以它看起來似乎自擁有整個操作系統。這種隔離允許它們與外部進行交互。
在2014年指數級的增長趨勢下，2015年容器和整個生態系統在企業環境中獲得巨大發展，但是它仍然遠未普及。雖然有極少的備份軟件供應商能夠提供容器備份的支持，但是有沒有辦法能實現任何備份軟件都能備份容器呢?
相比而言虛擬實例這種方式預計是短暫的。它應用于更好的存儲分配，容器使用的功能被稱為一個覆蓋文件系統來實現一個寫副本的過程中，與存儲任何更新信息的主文件系統的容器相比，它是基于原始鏡像。如果容器被刪除，這些更改通常會丟失。因此容器默認不具有持久存儲能力。
然而，類似Docker這種分布式方案提供兩種特性用于訪問持久化存儲資源：Docker卷和數據容器。
一個Docker卷允許數據被存儲在啟動卷之外的容器中，在主文件系統中可以在幾方面實現。一個容器可以通過提供一個共享名傳給“-v”切換參數創建一個或多個卷。
Docker配置文件夾(/var/lib/docker)中創建一個實體代表該卷的內容。卷上的配置數據存儲在/var/lib/docker/volumes文件夾，每個子目錄代表一個基于通用唯一標識符(UUID)卷名。數據本身存儲在/var/lib/docker/vfs/dir基于UUID命名的文件夾。
任何卷中的數據都能在主機操作系統中瀏覽和編輯及標準權限應用。然而，卷的使用有利有弊。由于數據存儲在標準的文件系統中，它能被操作系統備份、復制、導入和導出。缺點還有卷的命名遵循UUID規范，這使它很難與容器名稱聯系在一起。Docker通過提供 “docker cp”命令解決了這個問題，通過指定容器的名稱，即可將文件和文件夾從主機目錄中拷貝到該容器目錄中。這與rsync類似。
它將可能通過提供外部共享存儲在一個NFS共享或LUN并通過提供卷選項來訪問外部存儲上創建的主機共享，雖然這是不推薦的。
一個Docker卷也可以與主機目錄有關。這里要再次用到“-v”切換，格式如下：“-v /host:/container”。這種方法允許容器訪問主機上的持久數據。
它將可能通過提供外部共享存儲在一個NFS共享或LUN，并通過提供卷選項來訪問外部存儲上創建的主機共享。這種方法也可以用來備份由容器訪問的數據。
Docker中管理數據的另一選擇是Docker數據容器。這個概念是指一個或多個卷在內的一個休眠容器。這些卷可以導出到一個或多個其它容器中，當啟動附加的容器時，使用‘-volumes-from’切換。數據卷容器就像是內部的Docker NFS服務器，從中心點提供訪問容器的支持。
這種方式的優點是它從原始數據的位置抽象出來，讓數據容器變為一個邏輯中心點。它還允許應用程序容器訪問數據容器卷以在專用容器中保存數據持久性，并將其銷毀。
在使用卷和數據容器中有一些問題需要了解。
獨立存儲
目前在沒有刪除相關卷的情況下是可以刪除容器的。事實上，這是默認的行為，除非重寫。最終它可以很容易地清楚沒有相關引用容器中的獨立卷。
清除獨立存儲是一項很艱巨的任務，因為它需要通過在容器配置文件去對容器及其相關的卷進行匹配。
安全
對于容器卷和數據，除了標準文件權限和配置“只讀”或者“讀寫”訪問，沒有其他別的安全性問題。這意味著用戶在容器上的文件訪問權限需要匹配主機設置。
數據完整性
使用卷和數據容器共享數據，能夠保護數據的完整性。如文件鎖定需要容器本身的管理功能。這是一個額外的開銷，必須添加到應用程序中。
容器沒有提供數據保護設施，如快照或復制，因此數據管理必須由主機或容器來處理。
外部存儲也缺乏支持。除了系統操作系統中提供的功能外，Docker并沒有在外部存儲中提供特定的支持。
容器卷默認存儲在/var/lib/dockerdirectory目錄中，這可能會成為一個性能瓶頸。然而，在Docker啟動進程中轉換容器卷默認存儲位置是可行的。
***一個點突出了當前容器存儲的問題：無法管理在單獨的物理主機上運行的容器之間的數據共享。
數據卷可以置于外部存儲中，但是當前的設計不具備使用卷從一臺主機轉移到另一臺主機的能力。為了解決這個問題，Flocker提供的解決方案從ClusterHQ正在嘗試解決卷移植帶來的地址問題。也有提出改變類似Docker這種分布式方案中增加更多卷管理功能。
