Ubuntu 中 Overlay 的启动顺序与生效时机
一、先明确 Overlay 的类型
- 文件系统层的 OverlayFS：用于把多个目录层叠为一个统一视图，常见于“根文件系统写时覆盖”（如 overlayroot）或容器镜像层叠。
- 容器网络的 Overlay 网络：用于跨主机的 Docker 容器互联，属于网络插件/驱动范畴，和文件系统无关。若你关心的是 Docker 的 overlay 网络，请参考 Docker 的 Swarm/Overlay 网络配置流程。
二、系统启动到根文件系统挂载的关键顺序
- BIOS/UEFI → GRUB：加载内核与 initramfs（早期用户空间）。
- 内核解压并启动 initramfs 的初始化脚本：准备必需驱动与早期挂载能力。
- initramfs 阶段挂载“真实根文件系统”：依据内核参数（如 root=）完成根分区挂载，随后执行 pivot_root/switch_root 切换到真实根。
- 转入用户空间：启动 systemd，进入默认目标（如 graphical.target/multi-user.target），系统完成启动。
- 上述流程决定了“任何基于文件系统的 Overlay（例如覆盖根分区）必须在真实根被挂载之后、由用户空间服务或 init 脚本应用”，而不是在 initramfs 阶段直接生效。
三、OverlayFS 在系统中的实际生效点
- 作为根文件系统覆盖（overlayroot）
- 生效时机：在切换到真实根之后，由 init 进程（如 systemd） 或专用的初始化脚本应用 OverlayFS，将 upperdir/workdir/lowerdir 组合为新的 merged 视图，再 pivot 到该视图作为最终根。
- 配置要点：通常通过 /etc/overlayroot.conf 启用与设定层目录；如需持久化，可结合 /etc/fstab 或 initramfs 钩子在切换根后挂载。
- 作为普通目录的联合挂载（非根）
- 生效时机：系统启动完成后，由 /etc/fstab 或 systemd 单元在用户空间挂载，例如：
- 创建目录：mkdir -p /lower /upper /work /merged
- 挂载命令：mount -t overlay overlay -o lowerdir=/lower,upperdir=/upper,workdir=/work /merged
- fstab 条目：/merged overlay overlay defaults,lowerdir=/lower,upperdir=/upper,workdir=/work 0 0
- 验证：mount | grep overlay；ls /merged 查看合并结果。
四、实践建议与常见坑
- 不要将 overlay 挂载应用到正在使用的目录：会导致“设备或资源忙”，应先切换到临时挂载点或使用维护模式操作。
- 确保目录与权限正确：upperdir/workdir 必须事先存在且可写；lowerdir 建议为只读源；workdir 必须是空目录。
- initramfs 与 Overlay 的边界：initramfs 的职责是“把真实根挂载起来”，复杂覆盖（尤其是覆盖根）应放在真实根之后由用户空间完成，避免早期挂载依赖问题。
- Docker 的 Overlay 网络是另一回事：它依赖 Docker 引擎与集群（Swarm）控制面，和网络命名空间/VTEP 等组件相关，非文件系统 OverlayFS。