docker with devicemapper storage driver
storage driver的選擇依據很多的條件，比如發行版版本，團隊技術積累，穩定性等。 device mapper是redhat/centos中最適合的， 穩定性也可以，核心原生支援，基於塊裝置，對於高負載情況下可以效能較好，支援quota。 缺點是：佔用記憶體較多，啟動同一個映象的多個例項，需要多次載入並在記憶體中儲存多個例項的資訊，在高密度的情況下不適用；在小檔案的情況下效能不如aufs,overlay。 接下里我們就對device mappper做個剖析。
Device Mapper介紹
device mapper中允許有不同的target driver，docker結合使用了thin provisioning
根據device mapper Document，device mapper thin provisioning snapshot使用方式大概分為以下幾步：
- 準備data與metadata device，可以是實際的物理裝置或LVM(loop-lvm 模式在生產環境一般不用)。data device用來存放實際的資料，metadata device 用來儲存元資料資訊。
- 利用data，metadata device建立一個thin pool (即thinp):
dmsetup create poolname --table "0 20971520 thin-pool $metadata_dev $data_dev $data_block_size $low_water_mark" - 建立對應的thinly-provisioned volume
- 建立snapshots並mount
建立完成後可以通過dmsetup status看到相關資訊，docker自己建立的thinpool資訊如下:
[[email protected] ~]# dmsetup status vg_root-dmdata: 0 419430400 linear vg_root-dmmeta: 0 62914560 linear docker-253:2-812-pool: 0 419430400 thin-pool 65465 11492/4161600 581965/3276800 - rw no_discard_passdown queue_if_no_space - docker-253:2-812-1e1c90db3592bb7cca6df78a7f823db3ba53420640be5a4c62893bfbf6d2527b: 0 20971520 thin 236288 20971519 .....
可以看到有data, metadata device, thin pool, thin volume物件，其中thinpool的輸出含義為: start_sector sector_num device_type transaction_id used_metadata_blocks/total_metadata_blocks used_data_blocks/total_data_blocks held_metadata_root ro|rw|out_of_data_space [no_]discard_passdown [error|queue]_if_no_space needs_check|- metadata_low_watermark 各個欄位具體含義參見device mapper thin-provisioning
Device Mapper在docker中的應用
docker使用devicemapper storage driver會自動完成上述物件的建立，將image和conainer layer資訊儲存在thinpool中，並mount到/var/lib/docker/devicemapper/目錄下暴露給container使用，其中metadata目錄下包含了各個layer的snapshot的資訊，他會為每個layer建立一個檔案來記錄資訊，如下:
[[email protected] devicemapper]# cat metadata/1e1c90db3592bb7cca6df78a7f823db3ba53420640be5a4c62893bfbf6d2527b
{"device_id":32867，"size":10737418240,"transaction_id":65437,"initialized":false,"deleted":false}容器的writable layer是在真正啟動執行的時候active， 對應的thin volume才能被dmsetup status可見。可以參看這篇文章瞭解更多Docker內部儲存結構（devicemapper）解析（下篇）
data目錄包含了各個container的mountpoint， 可以df命令看到每個container的mount 資訊。
thinpool的資訊除了使用dmsetup指令檢視外，也可以通過docker info直接輸出：
[[email protected] ~]# docker info
Containers: 10
Running: 4
Paused: 0
Stopped: 6
Images: 26
Server Version: 17.03.2-ce
Storage Driver: devicemapper
Pool Name: docker-253:2-812-pool
Pool Blocksize: 65.54 kB
Base Device Size: 10.74 GB
Backing Filesystem: xfs
Data file: /dev/vg_root/dmdata
Metadata file: /dev/vg_root/dmmeta
Data Space Used: 38.14 GB
Data Space Total: 214.7 GB
Data Space Available: 176.6 GB
Metadata Space Used: 47.07 MB
Metadata Space Total: 17.05 GB
Metadata Space Available: 17 GB
Thin Pool Minimum Free Space: 21.47 GB
Udev Sync Supported: false
Deferred Removal Enabled: false
Deferred Deletion Enabled: false
Deferred Deleted Device Count: 0
Library Version: 1.02.82 (2013-10-04)
Logging Driver: json-file
Cgroup Driver: cgroupfs
........注意其中Thin Pool Minimum Free Space欄位就是建立thinp時的$low_water_mark，它表示在當data device容量還剩下該閾值的時候就無法寫入資料了，也就是docker info中 "Data Space Available"，"Thin Pool Minimum Free Space"兩個欄位相等時此時就無法寫入資料了。
在docker的官方文件裡有詳細介紹： How the devicemapper storage driver works