基于Docker技術的私有云存儲平臺快速部署應用

劉迪　樊勻

關鍵詞：虛擬化技術；Docker；容器化技術；私有云存儲；可移植性；可擴展性

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）21-0007-03

0 引言

隨著云計算技術的快速發展，私有云存儲平臺作為一種靈活、安全和可定制的數據存儲解決方案，得到了廣泛的應用和關注。然而傳統的私有云存儲平臺部署方式通常復雜且耗時，限制了其快速部署和靈活性，對于非技術專業人員來說存在一定的難度。為解決這一問題，本文致力于探索一種基于Docker技術的解決方案，旨在利用容器化技術實現私有云存儲平臺的快速部署，降低部署的復雜性，從而提升整體部署效率。通過將私有云存儲平臺的各個組件（如存儲引擎、認證服務、Web接口等）封裝為獨立的容器，并使用Docker Compose工具來定義容器之間的依賴關系和配置參數[1]。使用此方法，用戶可以一鍵式搭建并部署私有云存儲平臺，減少了煩瑣的手動配置和調試過程。

本文還探討了使用Docker鏡像倉庫和版本工具來管理和更新私有云存儲平臺的優勢。將私有云存儲平臺生成的鏡像文件存儲在倉庫中，不僅方便用戶對鏡像的獲取和分享，還可以提高鏡像存儲的安全性。通過實驗可以驗證該快速部署方案的有效性和性能優勢，因此，基于Docker技術實現私有云存儲的快速部署，能夠為用戶提供一種簡單、高效和可靠的私有云存儲平臺部署方案。

1 Docker 技術概述

Docker 作為一個使用Go 語言來實現的開源項目，是基于LXC （Linux Container） 內核虛擬化技術發展而來的[2]，它通過對容器的使用進行優化，包含引擎、鏡像、容器和倉庫四個核心組件[3]。Docker的工作方式是將用戶所需的應用程序或服務以及其依賴的系統環境創建為一個獨立的鏡像，然后將該鏡像放在容器中運行。創建好的鏡像可以存儲在倉庫中，方便用戶在不同的設備上下載并直接運行，無須重復構建操作[3]。

近年來，Docker容器技術的應用越來越廣泛。這主要歸功于Docker容器的彈性，用戶可以快速、方便地完成容器的創建和刪除操作，與傳統的虛擬化技術相比，Docker具有顯著的優勢。首先，Docker旨在實現輕量化的虛擬化技術，容器的啟動速度很快，僅需幾秒鐘就可以啟動并運行。其次，基于Docker的技術特點，系統資源開銷較低，可以在單個主機系統上運行大量的容器服務。此外，由于容器本身不包含內核，因此額外開銷大大減少，系統資源利用率高，從而提升了容器的應用性能[4]，具體如表1所示。

2 開源私有云存儲平臺Nextcloud

現在各類型公有云存儲服務在使用上有著諸多限制，如上傳或下載速度受限、存儲空間有限額、資料存儲的安全性得不到保障等，甚至有一些免費的服務項目也陸續被關閉或停用。如需要繼續使用這些公有云存儲服務，或想得到更好的服務保障，用戶則必須按使用的服務類型階梯狀和周期性地付費，而很多用戶更是多個公有云存儲服務的用戶，經濟負擔較大。

Nextcloud是一個基于開源技術的私有云存儲平臺，采用PHP語言實現。Nextcloud支持在多個操作系統平臺上運行，并具備對多個數據庫系統的兼容性，因此具有高度的靈活性。用戶可以在任何地點隨時訪問和使用存儲在云端的數據文件[5]。此外，Next?cloud還提供了針對移動設備和桌面的客戶端，包括IOS、Android、PC和Mac等，通過數據加密確保了數據同步和共享的安全性[6]。用戶可以通過云端平臺服務實現不同客戶端之間的數據共享鏈接，并通過同步機制確保數據的一致性和完整性。對于需要使用公有云存儲服務的用戶，Nextcloud也支持通過WebDAV方式進行云端數據共享訪問[7]。Nextcloud私有云存儲平臺的框架圖（如圖1） 。

目前，Docker倉庫中也發布有Nextcloud鏡像，用戶通過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系統。

3 私有云存儲平臺部署

3.1 部署環境

在私有云存儲平臺的部署過程中，采用ProxmoxVE 7.3作為實驗平臺，2臺虛擬主機則選擇基于RedHatLinux社區版Centos 8 64位的Linux操作系統作為主機系統[8]。為了減少系統資源消耗并提高虛擬主機的穩定性和可靠性，選擇最小化安裝方式進行操作系統的安裝。在選擇文件系統時，使用XFS文件系統格式。XFS 文件系統具有較高的數據存儲容量，并支持數據存儲的結構化擴展性，因此更適合在私有云存儲平臺中使用。如果是企業用戶，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磁盤設置為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據存儲的安全性和可靠性。基于容器化的私有云存儲平臺架構設計圖（如圖2） 。

3.2 部署步驟與流程

傳統虛擬化環境中，部署離散式服務涉及安裝WEB服務和數據庫服務等步驟，同時需要配置相應的網絡環境，一旦外部虛擬化環境發生變化，必須重新進行配置和部署。而基于Docker技術的私有云存儲平臺的部署步驟則簡化很多：

首先，需要安裝Docker環境，可以通過使用DNF 方式首先安裝并啟用Docker CE存儲庫，命令為：“dnfconfig-manager--add-repo=https：//download. docker. com/centos/docker-ce.repo”，安裝結束后，重新啟動Docker 服務。Nextcloud服務端默認采用SQLite數據庫，雖然可以滿足單個用戶的使用需求，但若用戶數量較多，應將SQLite 替換為Mariadb 數據庫。由于倉庫中的Nextcloud鏡像默認未安裝MySQL數據庫，因此需要單獨進行數據庫容器的安裝配置。

其次使用以下命令安裝MySQL數據庫鏡像，并在其基礎上創建名為“mysql”的容器（如圖3） ：

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

最后，通過命令“docker ps -a”命令查看已經啟動的2個容器（如圖5） 。

平臺部署完成后，無須像傳統虛擬化環境中對每項服務進行單獨管理配置，僅通過使用"docker start/stop"命令就可以迅速啟動和停止其服務，服務管理效率高。此外，通過將配置完備的容器打包成鏡像文件，上載并存儲在Docker倉庫中，以便未來在其他主機上進行快速部署，具備出色的可移植性，從而避免重新配置環境和參數，大大提高了部署效率。

3.3 私有云存儲平臺的注冊管理

在容器啟動完成后，可以通過WEB方式訪問私有云平臺服務，在對應的選項欄目中填入數據庫名、數據庫主機名、數據庫用戶名以及用戶密碼相應信息，創建好nextcloud中管理員用戶（如圖6） 。

完成首次登錄配置后，管理員即可根據用戶需要創建不同的用戶名，并可在Nextcloud平臺中設置用戶權限、文件存儲上限、用戶郵件通知以及安裝第三方插件等。

4 結果分析

實驗選取了大小為4.41GB的單個文件，分別上傳4次至兩種不同技術下部署的私有云存儲平臺中，每次上傳成功后再刪除該文件，重復操作，以此模擬日常私有云存儲平臺的使用情況，平臺的系統資源使用情況對比（如圖7，左圖為傳統虛擬化技術，右圖為Docker技術）

通過對比發現， 使用Docker技術部署的私有云存儲平臺中的資源開銷要優于傳統虛擬化技術中的資源開銷（如表2） 。

整個部署過程是通過節點中Docker引擎服務，完成Nextcloud私有云存儲平臺的安裝與配置。相較于采用傳統虛擬化技術搭建私有云存儲平臺，通過Docker技術進行部署，從部署時間、系統擴展性、數據安全性和資源利用率等方面均要優于傳統虛擬化技術中的部署（如表3） 。

5 結論

本文介紹了基于Docker技術實現私有云存儲平臺快速部署的方法。通過利用Docker容器化技術，可以提高私有云存儲平臺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、容器和倉庫等，為私有云存儲平臺的構建和管理提供了強大的支持。與傳統虛擬化技術相比，Docker具有更低的資源開銷和更快的啟動速度。在云計算中，Docker可以用于快速部署和管理存儲服務，提供彈性和高可用性。未來還可進一步探索如何優化和擴展基于Docker 技術的私有云存儲平臺，以滿足用戶不斷增長的存儲需求。