OverlayFS 简介与最简单 Demo

OverlayFS 是什么

OverlayFS 是一种 Linux 文件系统，允许将多个目录（称为“层”）叠加在一起，形成一个统一的视图。它广泛用于容器技术（如 Docker），用于实现镜像层和容器写时复制（Copy-on-Write）功能。OverlayFS 的核心特点是：

• 只读层（lower）：底层目录，通常是只读的，提供基础文件系统内容。
• 读写层（upper）：上层目录，用于存储修改内容。
• 工作目录（work）：临时目录，用于 OverlayFS 内部操作。
• 合并视图（merged）：最终挂载点，显示所有层的合并结果。

OverlayFS 通过将多个目录合并，呈现一个统一的文件系统视图。修改操作（如创建、删除、修改文件）只影响 upper 层，lower 层保持不变。

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最简单的 OverlayFS Demo

以下是一个最简单的 OverlayFS 示例，展示如何在 Linux 系统上手动创建和使用 OverlayFS。我们将创建两个目录（lower 和 upper），用 OverlayFS 合并它们，并观察合并结果。

环境要求

• Linux 系统（支持 OverlayFS，例如 Ubuntu、CentOS 等）
• root 权限（挂载 OverlayFS 需要管理员权限）

步骤

1. 创建目录结构：

mkdir -p overlay-demo/{lower,upper,work,merged}

• lower：只读层，存放基础文件。
• upper：读写层，存放修改内容。
• work：OverlayFS 工作目录，必须为空。
• merged：挂载点，显示合并结果。

2. 在 lower 层添加文件：

echo "This is from lower" > overlay-demo/lower/file1.txt

3. 挂载 OverlayFS：
   使用 mount 命令挂载 OverlayFS，将 lower 和 upper 合并到 merged 目录。

sudo mount -t overlay overlay -o lowerdir=overlay-demo/lower,upperdir=overlay-demo/upper,workdir=overlay-demo/work overlay-demo/merged

4. 验证合并结果：
   查看 merged 目录内容：

ls overlay-demo/merged
cat overlay-demo/merged/file1.txt

输出：

file1.txt
This is from lower

5. 在 merged 目录中修改文件：
   在 merged 目录中创建或修改文件：

echo "This is a new file" > overlay-demo/merged/file2.txt
echo "Modified in upper" > overlay-demo/merged/file1.txt

6. 检查各层内容：

• 查看 merged 目录：

ls overlay-demo/merged
cat overlay-demo/merged/file1.txt
cat overlay-demo/merged/file2.txt

输出：

file1.txt  file2.txt
Modified in upper
This is a new file

• 查看 upper 目录：

ls overlay-demo/upper
cat overlay-demo/upper/file1.txt
cat overlay-demo/upper/file2.txt

输出：

file1.txt  file2.txt
Modified in upper
This is a new file

• 查看 lower 目录：

ls overlay-demo/lower
cat overlay-demo/lower/file1.txt

输出：

file1.txt
This is from lower

可以看到，lower 层未被修改，upper 层记录了所有更改，merged 目录显示合并后的视图。

7. 卸载 OverlayFS：
   完成后，卸载 OverlayFS：

sudo umount overlay-demo/merged

8. 清理：
   删除临时目录：

rm -rf overlay-demo

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注意事项

1. 权限：挂载 OverlayFS 需要 root 权限，使用 sudo 或以 root 用户操作。
2. 目录要求：
   • work 目录必须为空，且与 upper 目录在同一文件系统。
   • lower 和 upper 目录可以包含文件，但 merged 目录在挂载前应为空。
3. 内核支持：确保系统内核支持 OverlayFS（大多数现代 Linux 发行版都支持）。
4. 实际应用：在 Docker 中，OverlayFS 用于将镜像层（lower）与容器层（upper）合并，提供高效的存储和写时复制机制。

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总结

OverlayFS 是一种轻量级文件系统，通过叠加多个目录实现统一的视图，广泛用于容器和嵌入式系统。上述 demo 展示了 OverlayFS 的基本用法，通过简单的目录合并和文件操作演示了其只读层和读写层的分离特性。

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