Overlay文件系统是一种联合文件系统，它允许将多个目录（称为层）合并为一个统一的视图。这种文件系统通常用于容器技术（如Docker）中，以实现数据隔离和镜像分层。Overlay文件系统通过以下方式实现数据隔离：
1. 分层结构
- 基础层（Base Layer）：这是最底层的镜像层，包含了操作系统的基础文件和配置。
- 工作层（Working Layer）：这是用户可以写入数据的层，通常用于运行时的修改。
- 上层（Upper Layer）：可以叠加在其他层之上，提供额外的文件和配置。
2. 合并视图
- OverlayFS将多个目录合并为一个单一的、统一的视图。当访问一个文件时，系统会按照一定的顺序查找：
- 工作层
- 上层
- 基础层
3. 写时复制（Copy-on-Write, COW）
- 当用户在工作层对文件进行修改时，OverlayFS会首先检查该文件是否存在于工作层。
- 如果存在，则在工作层创建该文件的副本，并在副本上进行修改。
- 如果不存在，则直接在基础层创建该文件，并在工作层进行修改。
4. 数据隔离
- 工作层隔离：每个容器都有自己的工作层，这意味着容器之间的文件系统是隔离的。一个容器对文件的修改不会影响到其他容器。
- 基础层隔离：基础层通常是只读的，确保了镜像的不可变性。即使多个容器共享同一个基础层，它们也无法相互影响。
5. 删除操作
- 当用户在工作层删除一个文件时，OverlayFS会在工作层中删除该文件的引用，但不会立即删除基础层中的文件。只有当工作层被提交为新的镜像层时，基础层中的文件才会被删除。
6. 权限和所有权
- OverlayFS会保留文件的权限和所有权信息，确保容器内的进程只能访问其有权限的文件。
7. 性能优化
- OverlayFS通过合并视图和写时复制机制，减少了磁盘I/O操作，提高了文件系统的性能。
示例
假设有两个镜像层：base-layer 和 overlay-layer，以及一个工作目录 work-dir。
-
读取文件：
- 系统首先在工作目录
work-dir 中查找文件。
- 如果找不到，则在
overlay-layer 中查找。
- 如果仍然找不到，则在
base-layer 中查找。
-
写入文件：
- 如果文件在工作目录
work-dir 中不存在，则在 overlay-layer 中创建该文件的副本并进行修改。
- 如果文件在工作目录
work-dir 中存在，则在 overlay-layer 中创建该文件的副本并进行修改。
通过这种方式，Overlay文件系统实现了数据的隔离和高效管理，使得容器技术能够更加灵活和安全地运行。