基于Docker技術(shù)的私有云存儲(chǔ)平臺(tái)快速部署應(yīng)用

劉迪　樊勻

關(guān)鍵詞：虛擬化技術(shù)；Docker；容器化技術(shù)；私有云存儲(chǔ)；可移植性；可擴(kuò)展性

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）21-0007-03

0 引言

隨著云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，私有云存儲(chǔ)平臺(tái)作為一種靈活、安全和可定制的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案，得到了廣泛的應(yīng)用和關(guān)注。然而傳統(tǒng)的私有云存儲(chǔ)平臺(tái)部署方式通常復(fù)雜且耗時(shí)，限制了其快速部署和靈活性，對(duì)于非技術(shù)專業(yè)人員來(lái)說(shuō)存在一定的難度。為解決這一問(wèn)題，本文致力于探索一種基于Docker技術(shù)的解決方案，旨在利用容器化技術(shù)實(shí)現(xiàn)私有云存儲(chǔ)平臺(tái)的快速部署，降低部署的復(fù)雜性，從而提升整體部署效率。通過(guò)將私有云存儲(chǔ)平臺(tái)的各個(gè)組件（如存儲(chǔ)引擎、認(rèn)證服務(wù)、Web接口等）封裝為獨(dú)立的容器，并使用Docker Compose工具來(lái)定義容器之間的依賴關(guān)系和配置參數(shù)[1]。使用此方法，用戶可以一鍵式搭建并部署私有云存儲(chǔ)平臺(tái)，減少了煩瑣的手動(dòng)配置和調(diào)試過(guò)程。

本文還探討了使用Docker鏡像倉(cāng)庫(kù)和版本工具來(lái)管理和更新私有云存儲(chǔ)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)。將私有云存儲(chǔ)平臺(tái)生成的鏡像文件存儲(chǔ)在倉(cāng)庫(kù)中，不僅方便用戶對(duì)鏡像的獲取和分享，還可以提高鏡像存儲(chǔ)的安全性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證該快速部署方案的有效性和性能優(yōu)勢(shì)，因此，基于Docker技術(shù)實(shí)現(xiàn)私有云存儲(chǔ)的快速部署，能夠?yàn)橛脩籼峁┮环N簡(jiǎn)單、高效和可靠的私有云存儲(chǔ)平臺(tái)部署方案。

1 Docker 技術(shù)概述

Docker 作為一個(gè)使用Go 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的開(kāi)源項(xiàng)目，是基于LXC （Linux Container） 內(nèi)核虛擬化技術(shù)發(fā)展而來(lái)的[2]，它通過(guò)對(duì)容器的使用進(jìn)行優(yōu)化，包含引擎、鏡像、容器和倉(cāng)庫(kù)四個(gè)核心組件[3]。Docker的工作方式是將用戶所需的應(yīng)用程序或服務(wù)以及其依賴的系統(tǒng)環(huán)境創(chuàng)建為一個(gè)獨(dú)立的鏡像，然后將該鏡像放在容器中運(yùn)行。創(chuàng)建好的鏡像可以存儲(chǔ)在倉(cāng)庫(kù)中，方便用戶在不同的設(shè)備上下載并直接運(yùn)行，無(wú)須重復(fù)構(gòu)建操作[3]。

近年來(lái)，Docker容器技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。這主要?dú)w功于Docker容器的彈性，用戶可以快速、方便地完成容器的創(chuàng)建和刪除操作，與傳統(tǒng)的虛擬化技術(shù)相比，Docker具有顯著的優(yōu)勢(shì)。首先，Docker旨在實(shí)現(xiàn)輕量化的虛擬化技術(shù)，容器的啟動(dòng)速度很快，僅需幾秒鐘就可以啟動(dòng)并運(yùn)行。其次，基于Docker的技術(shù)特點(diǎn)，系統(tǒng)資源開(kāi)銷(xiāo)較低，可以在單個(gè)主機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行大量的容器服務(wù)。此外，由于容器本身不包含內(nèi)核，因此額外開(kāi)銷(xiāo)大大減少，系統(tǒng)資源利用率高，從而提升了容器的應(yīng)用性能[4]，具體如表1所示。

2 開(kāi)源私有云存儲(chǔ)平臺(tái)Nextcloud

現(xiàn)在各類型公有云存儲(chǔ)服務(wù)在使用上有著諸多限制，如上傳或下載速度受限、存儲(chǔ)空間有限額、資料存儲(chǔ)的安全性得不到保障等，甚至有一些免費(fèi)的服務(wù)項(xiàng)目也陸續(xù)被關(guān)閉或停用。如需要繼續(xù)使用這些公有云存儲(chǔ)服務(wù)，或想得到更好的服務(wù)保障，用戶則必須按使用的服務(wù)類型階梯狀和周期性地付費(fèi)，而很多用戶更是多個(gè)公有云存儲(chǔ)服務(wù)的用戶，經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)較大。

Nextcloud是一個(gè)基于開(kāi)源技術(shù)的私有云存儲(chǔ)平臺(tái)，采用PHP語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。Nextcloud支持在多個(gè)操作系統(tǒng)平臺(tái)上運(yùn)行，并具備對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的兼容性，因此具有高度的靈活性。用戶可以在任何地點(diǎn)隨時(shí)訪問(wèn)和使用存儲(chǔ)在云端的數(shù)據(jù)文件[5]。此外，Next?cloud還提供了針對(duì)移動(dòng)設(shè)備和桌面的客戶端，包括IOS、Android、PC和Mac等，通過(guò)數(shù)據(jù)加密確保了數(shù)據(jù)同步和共享的安全性[6]。用戶可以通過(guò)云端平臺(tái)服務(wù)實(shí)現(xiàn)不同客戶端之間的數(shù)據(jù)共享鏈接，并通過(guò)同步機(jī)制確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。對(duì)于需要使用公有云存儲(chǔ)服務(wù)的用戶，Nextcloud也支持通過(guò)WebDAV方式進(jìn)行云端數(shù)據(jù)共享訪問(wèn)[7]。Nextcloud私有云存儲(chǔ)平臺(tái)的框架圖（如圖1） 。

目前，Docker倉(cāng)庫(kù)中也發(fā)布有Nextcloud鏡像，用戶通過(guò)下載該容器鏡像文件，可以便捷地部署一套或多套私有云存儲(chǔ)系統(tǒng)。

3 私有云存儲(chǔ)平臺(tái)部署

3.1 部署環(huán)境

在私有云存儲(chǔ)平臺(tái)的部署過(guò)程中，采用ProxmoxVE 7.3作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，2臺(tái)虛擬主機(jī)則選擇基于RedHatLinux社區(qū)版Centos 8 64位的Linux操作系統(tǒng)作為主機(jī)系統(tǒng)[8]。為了減少系統(tǒng)資源消耗并提高虛擬主機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，選擇最小化安裝方式進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝。在選擇文件系統(tǒng)時(shí)，使用XFS文件系統(tǒng)格式。XFS 文件系統(tǒng)具有較高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，并支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)化擴(kuò)展性，因此更適合在私有云存儲(chǔ)平臺(tái)中使用。如果是企業(yè)用戶，則可以考慮使用安裝硬件陣列卡，并在硬件陣列卡中將存儲(chǔ)磁盤(pán)設(shè)置為Raid陣列冗余模式，一般采用Raid5或Raid6模式，這樣可以在最大程度上保障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性和可靠性。基于容器化的私有云存儲(chǔ)平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)圖（如圖2） 。

3.2 部署步驟與流程

傳統(tǒng)虛擬化環(huán)境中，部署離散式服務(wù)涉及安裝WEB服務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)等步驟，同時(shí)需要配置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，一旦外部虛擬化環(huán)境發(fā)生變化，必須重新進(jìn)行配置和部署。而基于Docker技術(shù)的私有云存儲(chǔ)平臺(tái)的部署步驟則簡(jiǎn)化很多：

首先，需要安裝Docker環(huán)境，可以通過(guò)使用DNF 方式首先安裝并啟用Docker CE存儲(chǔ)庫(kù)，命令為：“dnfconfig-manager--add-repo=https：//download. docker. com/centos/docker-ce.repo”，安裝結(jié)束后，重新啟動(dòng)Docker 服務(wù)。Nextcloud服務(wù)端默認(rèn)采用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，雖然可以滿足單個(gè)用戶的使用需求，但若用戶數(shù)量較多，應(yīng)將SQLite 替換為Mariadb 數(shù)據(jù)庫(kù)。由于倉(cāng)庫(kù)中的Nextcloud鏡像默認(rèn)未安裝MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，因此需要單獨(dú)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)容器的安裝配置。

其次使用以下命令安裝MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像，并在其基礎(chǔ)上創(chuàng)建名為“mysql”的容器（如圖3） ：

接下來(lái)通過(guò)以下命令下載并安裝Nextcloud鏡像，并創(chuàng)建名為“nextcloud”的容器，基本就可以完成部署工作（如圖4） ：

最后，通過(guò)命令“docker ps -a”命令查看已經(jīng)啟動(dòng)的2個(gè)容器（如圖5） 。

平臺(tái)部署完成后，無(wú)須像傳統(tǒng)虛擬化環(huán)境中對(duì)每項(xiàng)服務(wù)進(jìn)行單獨(dú)管理配置，僅通過(guò)使用"docker start/stop"命令就可以迅速啟動(dòng)和停止其服務(wù)，服務(wù)管理效率高。此外，通過(guò)將配置完備的容器打包成鏡像文件，上載并存儲(chǔ)在Docker倉(cāng)庫(kù)中，以便未來(lái)在其他主機(jī)上進(jìn)行快速部署，具備出色的可移植性，從而避免重新配置環(huán)境和參數(shù)，大大提高了部署效率。

3.3 私有云存儲(chǔ)平臺(tái)的注冊(cè)管理

在容器啟動(dòng)完成后，可以通過(guò)WEB方式訪問(wèn)私有云平臺(tái)服務(wù)，在對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)欄目中填入數(shù)據(jù)庫(kù)名、數(shù)據(jù)庫(kù)主機(jī)名、數(shù)據(jù)庫(kù)用戶名以及用戶密碼相應(yīng)信息，創(chuàng)建好nextcloud中管理員用戶（如圖6） 。

完成首次登錄配置后，管理員即可根據(jù)用戶需要?jiǎng)?chuàng)建不同的用戶名，并可在Nextcloud平臺(tái)中設(shè)置用戶權(quán)限、文件存儲(chǔ)上限、用戶郵件通知以及安裝第三方插件等。

4 結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)選取了大小為4.41GB的單個(gè)文件，分別上傳4次至兩種不同技術(shù)下部署的私有云存儲(chǔ)平臺(tái)中，每次上傳成功后再刪除該文件，重復(fù)操作，以此模擬日常私有云存儲(chǔ)平臺(tái)的使用情況，平臺(tái)的系統(tǒng)資源使用情況對(duì)比（如圖7，左圖為傳統(tǒng)虛擬化技術(shù)，右圖為Docker技術(shù)）

通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)， 使用Docker技術(shù)部署的私有云存儲(chǔ)平臺(tái)中的資源開(kāi)銷(xiāo)要優(yōu)于傳統(tǒng)虛擬化技術(shù)中的資源開(kāi)銷(xiāo)（如表2） 。

整個(gè)部署過(guò)程是通過(guò)節(jié)點(diǎn)中Docker引擎服務(wù)，完成Nextcloud私有云存儲(chǔ)平臺(tái)的安裝與配置。相較于采用傳統(tǒng)虛擬化技術(shù)搭建私有云存儲(chǔ)平臺(tái)，通過(guò)Docker技術(shù)進(jìn)行部署，從部署時(shí)間、系統(tǒng)擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)安全性和資源利用率等方面均要優(yōu)于傳統(tǒng)虛擬化技術(shù)中的部署（如表3） 。

5 結(jié)論

本文介紹了基于Docker技術(shù)實(shí)現(xiàn)私有云存儲(chǔ)平臺(tái)快速部署的方法。通過(guò)利用Docker容器化技術(shù)，可以提高私有云存儲(chǔ)平臺(tái)的部署效率和資源利用率。Docker的核心組件和功能，包括引擎、鏡像、容器和倉(cāng)庫(kù)等，為私有云存儲(chǔ)平臺(tái)的構(gòu)建和管理提供了強(qiáng)大的支持。與傳統(tǒng)虛擬化技術(shù)相比，Docker具有更低的資源開(kāi)銷(xiāo)和更快的啟動(dòng)速度。在云計(jì)算中，Docker可以用于快速部署和管理存儲(chǔ)服務(wù)，提供彈性和高可用性。未來(lái)還可進(jìn)一步探索如何優(yōu)化和擴(kuò)展基于Docker 技術(shù)的私有云存儲(chǔ)平臺(tái)，以滿足用戶不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)需求。