OverlayFS | Ssk-wh's Blog

OverlayFS（Overlay Filesystem）是一种联合文件系统，允许将一个或多个文件系统层叠合并为一个单一的文件系统视图。它最常用于容器技术（如Docker）和其他需要高效文件系统管理的场景。以下是OverlayFS的基本概念、工作原理、以及常见的使用场景。

基本概念

OverlayFS有三个主要的目录概念：

Lower Directory（下层目录）：这是底层的只读文件系统。
Upper Directory（上层目录）：这是上层的可写文件系统。
Work Directory（工作目录）：这是一个用于支持上层目录操作的工作目录。

OverlayFS通过将上层目录和下层目录合并，提供一个统一的视图给用户。在这个视图中，上层目录的文件会覆盖下层目录中的文件。

工作原理

当你挂载OverlayFS时，你指定一个下层目录（lowerdir）、一个上层目录（upperdir）和一个工作目录（workdir）。合并后的结果会展示在一个挂载点（merged）上。
以下是一些操作如何在OverlayFS中处理：

读取文件：如果文件存在于上层目录，则读取上层目录的文件；如果不存在，则读取下层目录的文件。
写入文件：写入操作始终发生在上层目录。如果文件在下层目录中存在，写入操作会在上层目录中创建一个文件副本并进行修改。
删除文件：删除操作在上层目录中创建一个白化文件（whiteout file），从而在合并视图中隐藏下层目录的文件。

使用示例

假设你有以下目录结构：

lowerdir：下层只读目录。
upperdir：上层可写目录。
workdir：工作目录。
merged：合并后的挂载点。

挂载OverlayFS

创建目录：

1	mkdir -p lowerdir upperdir workdir merged

挂载OverlayFS：

1 2	sudo mount -t overlay overlay -o lowerdir=lowerdir,upperdir=upperdir,workdir=workdir merged

验证挂载：
你可以通过以下命令查看挂载的结果：

ls merged

操作示例

读取文件

如果 lowerdir 包含 file1，但 upperdir 不包含，那么 file1 可以在 merged 中读取。

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echo "This is a file in lowerdir" > lowerdir/file1
cat merged/file1
# 输出: This is a file in lowerdir

写入文件

如果你在 merged 中写入文件，文件会出现在 upperdir 中。

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echo "This is a new file in merged" > merged/file2
cat upperdir/file2
# 输出: This is a new file in merged

修改文件

如果你修改 merged 中存在于 lowerdir 的文件，修改后的副本会保存在 upperdir 中。

echo "This is a modified file in merged" > merged/file1
cat upperdir/file1
# 输出: This is a modified file in merged
cat lowerdir/file1
# 输出: This is a file in lowerdir

删除文件

删除操作在上层目录中创建一个白化文件，从而在合并视图中隐藏下层目录的文件。

rm merged/file1
ls merged
# `file1` 不再存在
ls upperdir
# 输出: file1 (白化文件)

取消挂载

# 查看挂载信息（确认挂载点）
sudo mount | grep merged

# 取消挂载
sudo umount merged

常见使用场景

容器技术：Docker等容器技术广泛使用OverlayFS来管理镜像层和容器层，使得镜像可以共享底层文件而不重复存储。
开发和测试：开发人员可以使用OverlayFS创建临时的文件系统视图进行测试，而不影响原有文件系统。
系统升级和恢复：系统管理员可以使用OverlayFS进行系统升级测试，确保系统稳定后再进行实际的升级操作。

OverlayFS提供了一种高效且灵活的文件系统管理方式，适用于多种需要层叠文件系统视图的应用场景。