Docker OverlayFS 文件系统原理及容器镜像分析
内容提要
Docker OverlayFS的发展分为两个阶段：2014年，OverlayFS第一个版本被合并到Linux内核3.18版本中，此时在Docker中被称为overlay文件驱动；Linux内核在4.0版本对overlay做了很多改进，此时的OverlayFS被称为overlay2。
延伸解读
overlay 与 overlay2 的演进与选择
OverlayFS 的发展分为两个阶段：2014 年合并到 Linux 内核 3.18 的版本在 Docker 中称为 overlay 文件驱动，但存在弊端，如运行一段时间后报“too many links problem”错误；Linux 内核 4.0 改进后称为 overlay2。因此，Docker 中 overlay 不推荐在生产环境使用，而 overlay2 更稳定，推荐生产环境使用。
使用 overlay2 的先决条件与配置要点
使用 overlay2 需满足：Docker 版本高于 17.06.02；RHEL/CentOS 内核版本 3.10.0-514 或更高，其他发行版内核高于 4.0；推荐使用 xfs 文件系统并开启 d_type（ftype=1）。生产环境中建议将 /var/lib/docker 挂载到单独磁盘或分区，并开启 pquota 防止空间溢出。配置步骤包括停止 Docker、备份目录、创建 daemon.json 指定存储驱动和大小限制，然后启动并验证。
overlay2 的联合挂载与写时复制机制
overlay2 通过联合挂载将镜像层（lowerdir）和容器层（upperdir）统一挂载到 merged 目录，最多支持 128 层叠加。读取文件时，若文件在容器层则直接读取，否则从镜像层读取；修改文件采用写时复制，首次修改时从镜像层复制整个文件到容器层再修改，大文件可能影响性能。删除文件时，overlay2 创建特殊文件阻止访问，而非真正删除镜像层内容。
Q&A
OverlayFS的两个版本分别是什么？
OverlayFS的第一个版本在2014年合并到Linux内核3.18中，称为overlay；第二个版本在Linux内核4.0中改进，称为overlay2。
为什么不推荐在生产环境中使用早期的overlay？
早期的overlay存在很多弊端，例如运行一段时间后Docker会报“too many links problem”的错误，因此不推荐在生产环境中使用。
使用overlay2的先决条件是什么？
使用overlay2的先决条件包括Docker版本需高于17.06.02，Linux内核版本需高于4.0，并推荐使用xfs文件系统。
如何配置Docker使用overlay2文件驱动？
配置步骤包括停止Docker、备份/var/lib/docker、创建或修改daemon.json文件以指定overlay2为存储驱动，然后重启Docker并检查配置。
overlay2是如何处理文件读取和修改的？
overlay2通过读取容器层或镜像层的文件来处理文件读取，修改时采用写时复制机制，首次修改会复制文件到容器层。
overlay2的性能和稳定性如何？
overlay2在生产环境中具有高性能和稳定性，是Docker官方推荐的文件系统。
