【Docker 基础知识】存储驱动overlay和overlay2

OverlayFS是一个类似于AUFS 的现代联合文件系统，更快实现简单。

OverlayFS是内核提供的文件系统，overlay和overlay2是docker的存储驱动

设置存储驱动方法

{
  "storage-driver": "overlay",
  "storage-opts": [
    "xxxxxxxx"
  ]
}

1 overlay介绍

1.1 overlay原理

OverlayFS将单个Linux主机上的两个目录合并成一个目录。这些目录被称为层，统一过程被称为联合挂载。OverlayFS底层目录称为lowerdir，高层目录称为upperdir。合并统一视图称为merged。

下图分层图，镜像层是lowdir，容器层是upperdir，统一的视图层是merged层

当镜像层和容器层都有相同的文件，使用容器层的文件，overlay驱动使用两层，这就意味着，如果是多层的镜像就无法使用了，替代的方案是：
镜像层都在/var/lib/docker/overlay目录下，通过硬链接的方式把下部的层关联起来
Docker1.10之后，镜像层ID和/var/lib/docker中的目录名不再一一对应。

lower-id是容器镜像顶层的ID，OverlayFS lowerdir
upper包含与OverlayFS相对应的容器的读写层的内容upperdir。
merged目录是lowerdir联合装载upperdir，包含正在运行的容器内的文件系统的视图。
work目录是OverlayFS内部的。

通过mount查看overlay文件的挂载

[root@node1 fe4f8889e63ead3876bf0436d27af5ab3b122fa5891e3b8c88bf8927582d7cf2-init]# ls

lower-id merged upper work

1.2文件操作

读

如果文件在容器层不存在，则从lowdir中读取
只在容器层存在，则直接从容器中读取改文件
文件存在容器和镜像层，容器层upperdir会覆盖镜像层lowdir中的文件

修改

首次写入：在upperdir中不存在，overlay和overlay2执行copy_up操作，把文件从lowdir拷贝到upperdir，由于overlayfs是文件级别的（即使文件只有很少的一点修改，也会产生的copy_up的行为）
copy_up操作只发生在文件首次写入，以后都是只修改副本
overlayfs只适用两层，因此性能很好，查找搜索都更快
删除文件和目录：当文件在容器被删除时，在容器层（upperdir）创建whiteout文件，镜像层的文件是不会被删除的，因为他们是只读的，但without文件会阻止他们展现，当目录在容器内被删除时，在容器层（upperdir）一个不透明的目录，这个和上面whiteout原理一样，阻止用户继续访问，即便镜像层仍然存在

重命名

这个系统调用只在源和目标都在顶层，否则会报 error (“cross-device link not permitted”)

性能问题

* 页缓存：overlayfs支持页缓存共享，也就是说如果多个容器访问同一个文件，可以共享同一个页缓存。这使得overlay/overlay2驱动高效地利用了内存
* copy_up:aufs和overlayfs，由于第一次写入都会导致copy_up，尤其是大文件，会导致写延迟，以后的写入不会有问题。由于overlayfs层级比aufs的多，所以ovelayfs的拷贝高于aufs
* inode限制：使用overlay存储驱动可能导致inode过度消耗，特别是当容器和镜像很多的情况下，所以建议使用overlay2.

2 overlay2介绍

overlay2支持128层，对docker build和docker commit更好的性能支持