极客时间《云原生训练营》学习笔记。

Union FS

  • 将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下 （unite several directories into a single virtual filesystem）的文件系统

  • 支持为每一个成员目录（类似Git Branch）设定 readonly、readwrite 和 whiteout-able 权限

  • 文件系统分层, 对 readonly 权限的 branch 可以逻辑上进行修改(增量地, 不影响 readonly 部分的)。

  • 通常 Union FS 有两个用途, 一方面可以将多个 disk 挂到同一个目录下, 另一个更常用的就是将一个 readonly 的 branch 和一个 writeable 的 branch 联合在一起。

容器镜像

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每一条指令是一层

Docker 的文件系统

典型的 Linux 文件系统组成：

  • Bootfs（boot file system）

    • Bootloader - 引导加载 kernel，
    • Kernel - 当 kernel 被加载到内存中后 umount bootfs。

  • rootfs （root file system）

    • /dev，/proc，/bin，/etc 等标准目录和文件。
    • 对于不同的 linux 发行版, bootfs 基本是一致的，但 rootfs 会有差别。

Docker 启动

Linux

  • 在启动后，首先将 rootfs 设置为 readonly, 进行一系列检查, 然后将其切换为 “readwrite”供用户使用。

Docker 启动

  • 初始化时也是将 rootfs 以 readonly 方式加载并检查，然而接下来利用 union mount 的方式将一个readwrite 文件系统挂载在 readonly 的 rootfs 之上；
  • 并且允许再次将下层的 FS（file system） 设定为 readonly 并且向上叠加。 这样一组 readonly 和一个 writeable 的结构构成一个 container 的运行时态, 每一个 FS 被称作一个 FS层。

写操作

由于镜像具有共享特性，所以对容器可写层的操作需要依赖存储驱动提供的写时复制和用时分配机制，以此来 支持对容器可写层的修改，进而提高对存储和内存资源的利用率。

  • 写时复制 即 Copy-on-Write。

    • 一个镜像可以被多个容器使用，但是不需要在内存和磁盘上做多个拷贝。
    • 在需要对镜像提供的文件进行修改时，该文件会从镜像的文件系统被复制到容器的可写层的文件系统 进行修改，而镜像里面的文件不会改变。
    • 不同容器对文件的修改都相互独立、互不影响。

  • 用时分配

  • 按需分配空间，而非提前分配，即当一个文件被创建出来后，才会分配空间。

容器存储驱动

现在主流基本都是 overlayFS

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以 OverlayFS 为 例

OverlayFS 也是一种与 AUFS 类似的联合文件系统，同样属于文件级的存储驱动，包含了最初的 Overlay 和更新更稳定的 overlay2。

Overlay 只有两层：upper 层和 lower 层，Lower 层代表镜像层，upper 层代表容器可写层。

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OverlayFS 文件系统练习

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mkdir upper lower merged work
echo "from lower" > lower/in_lower.txt
echo "from upper" > upper/in_upper.txt
echo "from lower" > lower/in_both.txt
echo "from upper" > upper/in_both.txt
sudo mount -t overlay overlay -o lowerdir=`pwd`/lower,upperdir=`pwd`/upper,workdir=`pwd`/work `pwd`/merged
cat merged/in_both.txt
delete merged/in_both.txt
delete merged/in_lower.txt
delete merged/in_upper.txt