联合文件系统介绍

联合文件系统介绍

联合文件系统一个可堆叠统一的文件系统，该系统可以合并多个目录（分支）的内容，同时保持其物理内容独立。

对于联合文件系统有很多不同的实现：

• aufs
• overlay

overlay原理介绍

OverlayFS 处理内容层 ：一个或多个下层( lowerdir)和一个上层(upperdir)。下层被视为只读，上层被视为读写。OverlayFS 通过联合挂载(merged)提供这些层的统一视图。

• lowerdir：只读层，包含基础文件，不可修改。
• upperdir：可写层，允许写操作，所有修改都保存在这里。
• merged：显示 lowerdir 和 upperdir 合并后的统一视图。
  

文件变更操作

新增文件

在上层（upperdir）新创建一个文件

删除文件

上层创建一个具有相同名称的特殊字符设备,上层的字符设备表示该文件或文件夹应从统一视图中隐藏。

修改文件

• 修改上层的文件，不会有任何特殊变化。
• 修改下层的文件，则该文件首先会被复制到上层，然后才会对副本进行更改。

OverlayFS演示

挂载一个overlay文件系统，通过mount -t overlay -o overlay 来实现

overlay的options有如下：

lowerdir=<dir>：指定用户需要挂载的lower层目录，lower层支持多个目录，用“:”间隔，优先级依次降低。
upperdir=<dir>：指定用户需要挂载的upper层目录，upper层优先级高于所有的lower层目录。
workdir=<dir>：一个临时工作目录，用于支持文件系统的内部操作，特别是处理文件的删除和元数据管理。

初始环境

mkdir demo
cd demo
mkdir lower upper merged work
echo "File1 in lower layer" > lower/f1
echo "File2 in lower layer" > lower/f2
echo "File3 in lower layer" > lower/f3
echo "File3 in upper layer" > upper/f3
echo "File4 in upper layer" > upper/f4
cd ..

显示目录结构

tree demo

demo
├── lower
│   ├── f1
│   ├── f2
│   └── f3
├── merged
├── upper
│   ├── f3
│   └── f4
└── work

不要在merged目录或者work目录创建任何文件
挂载overlay文件系统到merged，在merged提供lower和upper目录的统一视图。

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

显示挂载后的内容

tree demo

└── demo
    ├── lower
    │   ├── f1
    │   ├── f2
    │   └── f3
    ├── merged
    │   ├── f1
    │   ├── f2
    │   ├── f3
    │   └── f4
    ├── upper
    │   ├── f3
    │   └── f4
    └── work
        └── work

添加文件

echo "Add file5 in merged view" >  demo/merged/f5

tree demo

demo
├── lower
│   ├── f1
│   ├── f2
│   └── f3
├── merged
│   ├── f1
│   ├── f2
│   ├── f3
│   ├── f4
│   └── f5
├── upper
│   ├── f3
│   ├── f4
│   └── f5
└── work
    └── work

upper中新增了f5文件，lower中没有f5文件

cat demo/upper/f5

Add file5 in merged view

删除文件

rm demo/merged/f2

tree demo

demo
├── lower
│   ├── f1
│   ├── f2
│   └── f3
├── merged
│   ├── f1
│   ├── f3
│   ├── f4
│   └── f5
├── upper
│   ├── f2
│   ├── f3
│   ├── f4
│   └── f5
└── work
    └── work
        └── #775a4af

ls -l demo/upper/

total 12
c--------- 2 root root 0, 0 Dec 23 11:03 f2
-rw-r--r-- 1 root root   21 Dec 23 11:03 f3
-rw-r--r-- 1 root root   21 Dec 23 11:03 f4
-rw-r--r-- 1 root root   25 Dec 23 11:03 f5

删除文件 f2 会导致upper中出现特殊字符文件f2，但lower目录保持不变。

修改文件

当修改文件时，根据文件所在的位置（upper或lower），将发生向上复制操作。例如，如果lower的 f1，则 f1 将被复制到upper并在upper进行修改。

cat demo/merged/f1

File1 in lower layer

echo "adding some random content" >> demo/merged/f1

cat demo/merged/f1

File1 in lower layer
adding some random content

cat demo/upper/f1

File1 in lower layer
adding some random content

cat demo/lower/f1

File1 in lower layer

如上所示，下层的文件 f1 保持不变。上层中存在 f1 的副本，并对其进行了修改以添加新行

参考

• Unionfs：可堆叠的统一文件系统
• OverlayFS
• Overlay filesystem