目錄

前言

主要概念

工作原理? ?

特點特性

1、上下合并

2、同名文件覆蓋

3、同名目錄合并

4、寫時拷貝

實操入門

內(nèi)核配置

?掛載文件系統(tǒng)

驗證

1、同名文件覆蓋

2、同名目錄合并

3、寫時拷貝

1）驗證新增文件或目錄

2）驗證修改文件

3）驗證刪除文件

總結(jié)

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前言

????????OverlayFS 是一種聯(lián)合文件系統(tǒng)，主要用于將多個文件系統(tǒng)的內(nèi)容合并呈現(xiàn)給用戶。在 Linux 系統(tǒng)中，它經(jīng)常用于容器技術(shù)，比如 Docker 和 Kubernetes，以實現(xiàn)文件系統(tǒng)的層疊。OverlayFS 通過將一個文件系統(tǒng)層“覆蓋”在另一個文件系統(tǒng)層之上，使得兩個文件系統(tǒng)看起來像是一個統(tǒng)一的文件系統(tǒng)。

主要概念

• Lowerdir：下層目錄，包含了只讀數(shù)據(jù)。
• Upperdir：上層目錄，包含了可寫數(shù)據(jù)。
• Workdir：工作目錄，用于存儲臨時文件和中間數(shù)據(jù)。
• Merged View：合并視圖，用戶看到的最終文件系統(tǒng)視圖。

工作原理? ?

????????OverlayFS 通過合并下層目錄和上層目錄來創(chuàng)建一個虛擬的合并視圖。當(dāng)用戶對文件進行讀操作時，文件系統(tǒng)會優(yōu)先從上層目錄查找文件，如果上層目錄沒有該文件，則從下層目錄查找。對于寫操作，OverlayFS 會在上層目錄進行操作，并且不會修改下層目錄。這種機制確保了下層目錄的只讀性。

特點特性

1、上下合并

????????OverlayFS 的核心功能之一是將多個目錄（通常是一個只讀層和一個可寫層）合并成一個單一的虛擬文件系統(tǒng)視圖。這種合并方式允許用戶同時訪問和操作多個層中的文件，而不需要手動切換或復(fù)制文件內(nèi)容。

? ? ? ? 這里說的上下合并就是指最終會將lowerdir層的可讀文件與upperdir層的可寫文件合并到merged層，具體的合并規(guī)則稍后介紹。

2、同名文件覆蓋

????????當(dāng)上下層目錄中存在同名文件時，OverlayFS 會優(yōu)先顯示上層目錄（upperdir）中的文件，隱藏下層目錄（lowerdir）中的同名文件。這種機制允許用戶在不修改基礎(chǔ)層的情況下對文件進行更新或替換。

? ? ? ? 這里說的同名覆蓋是指，假設(shè)lowerdir層有一個文件叫hello.txt，upperdir層也有一個文件叫hello.txt，那最終在merged層看到的將會是upperdir層的hello.txt文件。

3、同名目錄合并

????????當(dāng)下層目錄（lowerdir）和上層目錄（upperdir）都有一個同名的子目錄時，OverlayFS 會將這兩個目錄的內(nèi)容合并在一起顯示給用戶，用戶在合并視圖中看到的是兩個目錄的綜合內(nèi)容。

????????如果合并的兩個目錄中存在同名文件，則優(yōu)先顯示上層目錄（upperdir）中的文件，而隱藏下層目錄（lowerdir）中的同名文件，這就是上面介紹的同名文件覆蓋的機制。

4、寫時拷貝

????????當(dāng)對合并視圖中的文件進行寫操作時，OverlayFS 會將下層目錄中的只讀文件復(fù)制到上層目錄，并在上層目錄中進行修改。這種寫時拷貝機制確保了下層目錄的只讀性不受影響，同時提供了對文件的寫訪問能力。

? ? ? ? 這里是指假設(shè)用戶修改了merged層的文件file.txt，如果該文件只存在于lowerdir層，則文件會被復(fù)制到upperdir層，然后在upperdir層中進行修改，而lowerdir層中的文件則原封不動，所有的修改只發(fā)生在upperdir中的副本上。

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實操入門

開發(fā)平臺：T113

SDK：Tina 5.0?

內(nèi)核配置

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?掛載文件系統(tǒng)

1、檢查系統(tǒng)是否支持OverlayFS

grep overlay /proc/filesystems

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?2、創(chuàng)建必要目錄

mkdir /lower /upper /work /merged
·/lower   指定lowerdir
·/upper   指定upperdir
·/work    指定work目錄
·/merged  指定掛載點（合并點）

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3、創(chuàng)建測試文件

????????這里的思路是分別在上層與下層各創(chuàng)建兩個文件，其中有一個文件名一樣，但內(nèi)容不一樣，掛載后就可以驗證同名文件覆蓋了。

1）upper層

//upper層
cd /upper
echo "this upper first file" >> file_a.txt
echo "this upper second file" >> file_b.txt

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2）lower層

//lower層
cd /lower
echo "this lower first file" >> file_b.txt
echo "this lower second file" >> file_c.txt

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4、掛載文件系統(tǒng)，掛載后可通過命令df -h 查看是否掛在成功，可以看到overlay掛載在根目錄下的merged目錄。

mount -t overlay overlay -o lowerdir=/lower,upperdir=/upper,workdir=/work /merged
· -t 指定掛載的文件系統(tǒng)，這里指定overlay
· -o 指定掛載選項
· lowerdir=/lower 指定lower層為根目錄下的lower目錄
· upperdir=/upper 指定upper層為根目錄下的upper目錄
· workdir=/work   指定work為根目錄下的work目錄
· /merged         指定掛載到根目錄下的merged目錄，其實就是合并層

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驗證

注：一切的操作都只在掛載點操作（本文章內(nèi)的掛載點為/merged），這是為了防止出現(xiàn)不可預(yù)知的結(jié)果，本身掛載以后也不允許在lowerdir中去操作，因為它是只讀的，至于upperdir，還需要考證。

1、同名文件覆蓋

????????掛載后查看 /merged目錄情況，發(fā)現(xiàn)有三個文件file_a\b\c，查看內(nèi)容，可知確實發(fā)生了同名文件覆蓋，因為file_b.txt內(nèi)容為 “this upper second file”，并非 “this lower first file”，也就說這個文件是upper層的file_b.txt文件，覆蓋掉了lower層的。

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2、同名目錄合并

? ? ? ? 分別在upper層和lower層創(chuàng)建一個新目錄test，然后將upper目錄、lower目錄先前創(chuàng)建的文件都拷貝到新建的test目錄中去。

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? ? ? ? 然后進入 /merged目錄查看，可發(fā)現(xiàn)里面有一個test目錄，這是同名目錄合并的結(jié)果，然后我們進入test目錄查看，發(fā)現(xiàn)里面有三個文件，查看文件內(nèi)容，根據(jù)文件內(nèi)容，我們可以發(fā)現(xiàn)，同名目錄合并過程中，如果目錄內(nèi)有同名文件，也會遵循同名文件覆蓋的機制。

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3、寫時拷貝

1）驗證新增文件或目錄

? ? ? ? 在merged層新建文件hello.txt,內(nèi)容為 “hello world”，然后去往upperdir與lowerdir查看是否有出現(xiàn)hello.txt，通過結(jié)果我們可知，在合并層新建文件只會在upperdir中出現(xiàn)，而不會影響lowerdir。

cd  /merged 
echo "hello world" > hello.txt

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? ? ? ??在merged層新建目錄hello，然后去往upperdir與lowerdir查看是否有出現(xiàn)hello目錄，通過結(jié)果我們可知，在合并層新建目錄只會在upperdir中出現(xiàn)，而不會影響lowerdir。

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2）驗證修改文件

? ? ? ? 這里還要分文件是只存在于upperdir還是只存在于lowerdir，還是同時存在兩者呢，我們分別驗證。

? ? ? ? 2.1）首先我們先往只存在于upperdir中的file_a.txt中新增信息，然后去upperdir中查看是否新增了信息。通過結(jié)果可知修改只存在于upperdir中的文件時只會同步到upperdir中去。

cd /merged
echo "add str" >> file_a.txt

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? ? ? ? 2.2）然后我們修改只存在于lowerdir中文件，看看結(jié)果如何。lowerdir中有一個只存在于lowerdir中的文件file_c.txt，同樣新增信息，通過截圖我們可得知，當(dāng)我們修改只存在于lowerdir中的文件時，會將其拷貝到upperdir中并修改（可看到upper目錄中出現(xiàn)了只在lowerdir中出現(xiàn)的file_c.txt），而lowerdir中并不會做任何改變。

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? ? ? ? 2.3）修改同時存于lowerdir與upperdir中的文件，看看結(jié)果如何，通過結(jié)果我們可知，也是只會同步到upperdir中，而不會改變lowerdir中的文件。

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3）驗證刪除文件

? ? ? ? 這里也要分文件存在于lowerdir還是upperdir中。

? ? ? ? 3.1）要刪除的文件只存在于upperdir，比如我們刪除只存于upperdir中的file_a.txt，看看結(jié)果如何，可以看到只會刪除掉upperdir中的文件，因為它本身只存在于那。

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? ? ? ? 3.2）刪除只存于lowerdir中的文件，我們刪除lowerdir中的文件file_c.txt，看看結(jié)果如何。通過結(jié)果可知，刪除只存在于lowerdir中的文件只會刪除掛載點（合并點）的文件，而不會刪除lowerdir中的文件。但是我們又發(fā)現(xiàn)在upperdir中還有file_c.txt的影子，但是通過查詢大小發(fā)現(xiàn)其實只是生成了一個大小為0的字符設(shè)備文件。

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總結(jié)

????????通過以上的討論以及驗證方法，明白了所有操作僅影響上層目錄，而不會修改下層目錄，這種機制確保了下層目錄的只讀性和數(shù)據(jù)完整性。也明白了在OverlayFS中，Lower可以是只讀的，而Upper則需要是可讀寫的文件系統(tǒng)，同時也可以利用這個機制來做一個恢復(fù)出廠的應(yīng)用。這個等另一個文章??OverlayFS文件系統(tǒng)小應(yīng)用?介紹。