Overlay文件系統是一種聯合文件系統，它允許將多個目錄層疊在一起，形成一個統一的視圖。這種技術最初在Linux內核3.18版本中被引入，現在已經成為容器技術（如Docker）中常用的存儲解決方案。以下是Overlay文件系統的工作原理：
- 組成目錄：
- lowerdir：只讀層，包含基礎文件系統的內容，用戶不能修改這個層的數據。
- upperdir：可讀寫層，用戶可以修改這個層的數據。
- merged：最終呈現給用戶的目錄，包含了lower和upper層的所有文件和目錄。
- workdir：工作目錄，用于存儲臨時文件和中間數據，在合并操作完成前，對這部分數據所做的修改都不會影響到最終的合并視圖。
- 掛載過程：
使用mount命令將lowerdir和upperdir目錄掛載到workdir目錄上，并創建merged目錄作為最終的掛載點。這個過程涉及到系統調用sys_mount()，它會執行虛擬文件系統的通用掛載過程，如申請和初始化超級塊對象，并調用具體文件系統的fill_super()接口來填充超級塊對象。
- 文件系統操作：
- 文件的讀取：如果容器層中不存在文件，OverlayFS會從lowerdir中讀??；如果容器層中存在文件，則直接從容器層讀取。如果容器層和鏡像層都存在文件，OverlayFS會讀取容器層中的文件，并隱藏鏡像層中的同名文件。
- 文件的修改：當用戶在upperdir中修改文件時，數據會直接寫入upperdir中的原目錄。如果用戶在lowerdir中修改數據，由于lowerdir是只讀的，OverlayFS會首先將lowerdir中的文件副本拷貝到upperdir中，然后在upperdir中進行修改。
- 文件的刪除：為了支持刪除操作，OverlayFS引入了whiteout文件的概念。如果需要在lower層刪除文件或目錄，需要在upper層創建一個對應的whiteout文件。
- 合并策略：
OverlayFS使用“最后寫入者勝出”（last writer wins）的策略來合并文件系統。這意味著，如果有多個覆蓋文件系統包含相同的文件，那么位于頂層的覆蓋文件系統中的文件將被保留，而較低層覆蓋文件系統中的文件將被覆蓋。
Overlay文件系統的設計使其在處理大量小文件時性能更優，因為它支持頁緩存共享，減少了內存占用。此外，OverlayFS的優點包括輕量級、高性能、易于與Docker等容器技術集成。然而，它也需要Linux內核3.18及以上版本，并且對共享存儲的支持有限。
