docker 配置Btrfs和Device mapper存储驱动设置

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docker 配置Btrfs和Device mapper存储驱动设置

运行环境：

docker -v
Docker version 1.12.1, build 23cf638

uname -a
Linux ceph-6-29 3.10.0-327.28.3.el7.x86_64 #1 SMP Thu Aug 18 19:05:49 UTC 2016 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux\

一：docker 首次安装完成，默认存储设备为loop 回环设备，会创建一个100G的用于存储数据，和一个2G的用于存储元数据的稀疏文件，然后分别附加到回环块设备/dev/loop0和/dev/loop1。然后基于回环块设备创建thin pool。

1.1：查看回环块设备信息
[iyunv@ceph-6-29 ~]# losetup -a
/dev/loop0: [2245]:1937889 (/var/lib/docker/devicemapper/devicemapper/data)
/dev/loop1: [2245]:1937890 (/var/lib/docker/devicemapper/devicemapper/metadata)

1.2：查看回环设备大小

[iyunv@ceph-6-29 ~]# docker info
.。。。。。。。。。。。。。。。
Server Version: 1.12.1
Storage Driver: devicemapper
Pool Name: docker-8:197-537316283-pool
Pool Blocksize: 65.54 kB
Base Device Size: 10.74 GB                                《《=============data 默认块大小
Backing Filesystem: xfs
Data file: /dev/loop0
Metadata file: /dev/loop1
Data Space Used: 11.8 MB
Data Space Total: 107.4 GB
Data Space Available: 107.4 GB
Metadata Space Used: 581.6 kB
Metadata Space Total: 2.147 GB                        《《=============metadata 默认块大小
Metadata Space Available: 2.147 GB
Thin Pool Minimum Free Space: 10.74 GB
Udev Sync Supported: true

从上的信息可以看出，Base Device 只有10G 空间，我们测试期间发现，反复发布镜像，很容易把空间沾满，如果你想增大空间执行操作如下：

1.3：关闭docker
systemctl stop docker


1.4：删除docker目录文件，不删除也可以，不过有时候可能会导致docker 服务服务启动。
rm -rf /var/lib/docker/*

1.5：调整回环设备文件和镜像的大小，例如，我们将回环境设备文件大小设置为100G，元数据文件大小为4G，基础镜像大小为20G：
        另外，–storage-opt还有其它一些参数，比较dm.fs指定文件系统（默认为ext4）等。


vim /usr/lib/systemd/system/docker.service

添加启动项内容如下：
ExecStart=/usr/bin/dockerd --storage-opt dm.basesize=100G  dm.loopdatasize=50G --storage-opt dm.loopmetadatasize=4G

1.6：启动docker服务
systemctl daemon-reload
systemctl start docker


1.7：在粗验证docker配置信息：

docker info
.。。。。。。。。。。。。。。
Server Version: 1.12.1
Storage Driver: devicemapper
Pool Name: docker-8:197-537315670-pool
Pool Blocksize: 65.54 kB
Base Device Size: 107.4                    《《=============Base Device 默认块大小
Backing Filesystem: xfs
Data file: /dev/loop0
Metadata file: /dev/loop1
Data Space Used: 53.74 MB                        《《=============data 默认块大小
Data Space Total: 53.69 GB
Data Space Available: 53.63 GB
Metadata Space Used: 532.5 kB
Metadata Space Total: 4.295             《《=============Metadata 默认块大小
Metadata Space Available: 4.294 GB
Thin Pool Minimum Free Space: 5.369 GB

  1.8: 以上是直接修改配置调整存储空间大小，验证配置修改生效；

二：通过dd 创建存储空间文件方式调整存储空间；

2.1：在线验证docker配置信息：

docker info
.。。。。。。。。。。。。。。
Server Version: 1.12.1
Storage Driver: devicemapper
Pool Name: docker-8:197-537315670-pool
Pool Blocksize: 65.54 kB
Base Device Size: 107.4                    《《=============Base Device 默认块大小
Backing Filesystem: xfs
Data file: /dev/loop0
Metadata file: /dev/loop1
Data Space Used: 53.74 MB                        《《=============data 默认块大小
Data Space Total: 53.69 GB
Data Space Available: 53.63 GB
Metadata Space Used: 532.5 kB
Metadata Space Total: 4.295             《《=============Metadata 默认块大小
Metadata Space Available: 4.294 GB
Thin Pool Minimum Free Space: 5.369 GB


1.3：关闭docker
systemctl stop docker

1.4：删除docker目录文件，不删除也可以，不过有时候可能会导致docker 服务服务启动。
rm -rf /var/lib/docker/*

1.5： 创建存储空间文件

创建目录
mkdir -p /var/lib/docker/devicemapper/devicemapper
cd /var/lib/docker/devicemapper/devicemapper

Create your pool:
dd if=/dev/zero of=/var/lib/docker/devicemapper/devicemapper/data bs=1G count=0 seek=80
dd if=/dev/zero of=/var/lib/docker/devicemapper/devicemapper/metadata bs=4k count=0 seek=1024000

1.6:验证存储空间大小
[iyunv@ceph-6-26 devicemapper]# ls -lsh         
total 0
0 -rw-r--r-- 1 root root  80G Sep 12 21:35 data
0 -rw-r--r-- 1 root root 4.0G Sep 12 21:36 metadata

1.7: 查看启动服务配置文件：
vim /usr/lib/systemd/system/docker.service

启动项内容爆出默认即可：
ExecStart=/usr/bin/dockerd

1.8：启动docker服务
systemctl daemon-reload
systemctl start docker

1.9：验证配置：

[iyunv@ceph-6-26 devicemapper]# docker info
Containers: 0
Running: 0
Paused: 0
Stopped: 0
Images: 0
Server Version: 1.12.1
Storage Driver: devicemapper
Pool Name: docker-8:197-537315670-pool
Pool Blocksize: 65.54 kB
Base Device Size: 10.74   《《=============Base Device 默认块大小
Backing Filesystem: xfs
Data file: /dev/loop0
Metadata file: /dev/loop1
Data Space Used: 11.8 MB                《《=============data 默认块大小
Data Space Total: 107.4 GB
Data Space Available: 107.4 GB
Metadata Space Used: 704.5 kB
Metadata Space Total: 4.194                   《《============= Metadata 默认块大小
Metadata Space Available: 4.194 GB
Thin Pool Minimum Free Space: 10.74 GB
Udev Sync Supported: true
2.0： 验证查看info信息，空间信息没有发生变化，这种配置方式，这种貌似不太靠谱，上面是在国外查询资料时看到有人这么做，仅供参考：

以上两种方式的演示，基本对docker的存储有所了解，但是以上方式都不推荐在生产环境使用，使用回环设备，性能差不说，也不太稳定，总是出一些奇葩的问题，我们深受其害，所有查找资料总计梳理下面两种配置docker 使用存储空间的方式，现已经在生产系统测试验证可靠性。
       
        以下内容可能牵扯很多存储相关的知识，请查询相关资料，本文不做阐述，目前，Docker支持AUFS、Btrfs、Device mapper、OverlayFS、ZFS五种存储驱动。就如Docker官网上说的，没有单一的驱动适合所有的应用场景，要根据不同的场景选择合适的存储驱动，才能有效的提高Docker的性能。

        AUFS ：最早的docker虽支持的存储启动，以补丁方式加入内核，问题比较多！AUFS能透明覆盖一或多个现有文件系统的层状文件系统，把多层合并成文件系统的单层表示。

        devicemapper：写时复制（CoW）。CoW就是copy-on-write，表示只在需要写时才去复制，这个是针对已有文件的修改场景。

    Btrfs：btrfs驱动程序，docker build 非常快，-但是devicemapper 设备之间不共享可执行内存。

    OverlayFS：是一个非常快的工会的文件系统。它现在合并在主Linux内核作为3.18.0。

具体参考信息如下：
https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/dockerd/
http://dockone.io/article/1513

下面主要介绍如何快速简单的配置使用btrfs 和  devicemapper  驱动；

三：使用裸设备直接存储docker 数据,即将真实磁盘链接到 docker data 存储数据。

3.1：配置要求，

        a:系统需要有一块未使用的磁盘或分区；
        b：掌握分区常用命令

3.2：查看系统分区信息：
# lsblk
NAME   MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda      8:0    0 558.4G  0 disk
。。。。。。。。。。。。。。。。。。
├─sda4   8:4    0     1K  0 part
├─sda5   8:5    0 355.9G  0 part /dbdata
├─sda6   8:6    0    80G  0 part                                 《=======本次演示使用分区
。。。。。。。。。。。。

3.3：修改前查看info信息：
[iyunv@dn-5-67 ~]# docker info
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
Images: 5
Server Version: 1.12.1
Storage Driver: devicemapper
Pool Name: docker-8:2-269225707-pool
Pool Blocksize: 65.54 kB
Base Device Size: 10.74 GB
Backing Filesystem: xfs
Data file: /dev/loop0
Metadata file: /dev/loop1
Data Space Used: 1.944 GB
Data Space Total: 107.4 GB
Data Space Available: 98.49 GB
Metadata Space Used: 2.834 MB
Metadata Space Total: 2.147 GB
Metadata Space Available: 2.145 GB
Thin Pool Minimum Free Space: 10.74 GB

3.4：关闭docker
systemctl stop docker

3.5：删除docker目录文件，不删除也可以，不过有时候可能会导致docker 服务服务启动。
rm -rf /var/lib/docker/*

3.6：系统分区；
我这边要做的操作是使用 fdisk 删除 /dev/sda6 分区，将剩余空间重现划分为两个分区，信息如下：

dm.datadev=                                        /dev/sda6  ==>70G
dm.metadatadev=                                /dev/sda7  ==>10G

3.7:添加启动项内容如下：

vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
修改启动项如下：

ExecStart=/usr/bin/dockerd --storage-opt dm.datadev=/dev/sda6  --storage-opt dm.metadatadev=/dev/sda7 --storage-opt dm.blocksize=512K --storage-opt dm.basesize=80G

3.8：启动docker服务
systemctl daemon-reload
systemctl start docker

3.9:验证修改效果：

[iyunv@dn-5-67 docker]# docker info
。。。。。。。。。。。。。。。。
Images: 0
Server Version: 1.12.1
Storage Driver: devicemapper
Pool Name: docker-8:2-403544979-pool
Pool Blocksize: 524.3 kB
Base Device Size: 85.9 GB                                《《=============存储位置已变更
Backing Filesystem: xfs
Data file: /dev/sda6                                        《《=============存储位置已变更
Metadata file: /dev/sda7                                《《=============存储位置已变更
Data Space Used: 79.17 MB
Data Space Total: 85.9 GB
Data Space Available: 85.82 GB
Metadata Space Used: 737.3 kB
Metadata Space Total: 10.74 GB
Metadata Space Available: 10.74 GB
Thin Pool Minimum Free Space: 8.59 GB

通过以上配置，可以实现docker将数据存储到裸设备，原理上速度应该不错，这种方式的缺点是，磁盘空间的使用量不好监控。有些人使用lvm 处理之后再这么配置，然后添加配置
dockerd --storage-opt dm.min_free_space=10%  来保障空间使用情况，我测试了一下直接使用裸设备，这个参数添加后docker 无法启动。我觉得中间加一层lvm 的配置变得有些麻烦，就没这么做。

四：配置使用btrfs 文件系统；
        这种方式配置比较简单，文件系统挂载系统后再将docker 的数据写入，系统后挂载点，系统监控可以监控磁盘空间，可以实现告警。

4.1：配置要求，

        a:系统需要有一块未使用的磁盘或分区；
        b：掌握分区常用命令

4.2：修改前docker info 信息如下：

Pool Name: docker-8:197-270105280-pool
Pool Blocksize: 65.54 kB
Base Device Size: 10.74 GB
Backing Filesystem: xfs
Data file: /dev/loop0
Metadata file: /dev/loop1
Data Space Used: 768.3 MB
Data Space Total: 107.4 GB
Data Space Available: 106.6 GB
Metadata Space Used: 1.79 MB
Metadata Space Total: 2.147 GB
Metadata Space Available: 2.146 GB
Thin Pool Minimum Free Space: 10.74 GB
Udev Sync Supported: true

4.3：查看系统分区信息：

        sdm      8:192  0 278.9G  0 disk
        ├.......................
        ├─sdm2   8:194  0    80G  0 part                         《=======本次演示使用分区
        ......................
        [iyunv@ceph-6-27 ~]#

4.4：格式化文件系统
安装基础包
yum  install btrfs-*

将 /dev/sdm2 格式化为btrfs 文件系统：
mkfs.btrfs -f /dev/sdm2


4.5：查看分区UUID ，为挂载做准备：
blkid

/dev/sdm1: UUID="4f00e697-43a9-4088-9f47-363238ddd36c" TYPE="xfs"
/dev/sdm2: UUID="15b78ce6-5ddd-42e3-a3e0-fd226e3dbd4a" UUID_SUB="66494e3f-4708-4376-a416-c769bfa96651" TYPE="btrfs"

4.5：关闭docker
systemctl stop docker

4.6：删除docker目录文件，不删除也可以，不过有时候可能会导致docker 服务服务启动。
rm -rf /var/lib/docker/*

4.7：添加系统开机自动挂载：
vim /etc/fstab

UUID=15b78ce6-5ddd-42e3-a3e0-fd226e3dbd4a /var/lib/docker         btrfs   defaults        0 0
保存退出后：
执行 mount -a

查看系统分区挂载情况：

[iyunv@ceph-6-27 ~]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
..............................
/dev/sdm2        80G  2.4G   77G   3% /var/lib/docker


4.8:添加启动项内容如下：

Btrfs 配置选项 :btrfs.min_space  ,剩余空间小于这个值，系统会给出告警信息；

vim /usr/lib/systemd/system/docker.service

ExecStart=/usr/bin/dockerd -s btrfs -g /var/lib/docker --storage-opt btrfs.min_space=10G

4.9：启动docker服务
systemctl daemon-reload
systemctl start docker

4.10： 配置信息验证：

[iyunv@ceph-6-27 ~]# docker info
................
Server Version: 1.12.1
Storage Driver: Btrfs          <================存储信息
Build Version: Btrfs v3.19.1
Library Version: 101
Logging Driver: json-file
Cgroup Driver: cgroupfs
Plugins:
Volume: local
Network: host bridge null overlay
Swarm: inactive
Runtimes: runc
Default Runtime: runc


以上3-4 步骤介绍了配置Btrfs和Device mapper存储驱动设置，不足之处各位看官指正。


参考文档：

Docker五种存储驱动原理及应用场景和性能测试对比：http://dockone.io/article/1513

Docker容器的持久存储模式：http://dockone.io/article/1283