Docker底层文件系统UnionFS实践
虚拟化技术、容器技术都已经十分成熟，在日常工作中我们经常会使用到docker。
前置知识
本篇文章讲解docker的底层相关知识。
关于docker的入门教程可以看看docker中文文档：
docker中文文档 http://www.dockerinfo.net/document
容器技术的心法： Namespace做了彼此隔离，Cgroup做了资源限制，rootfs做了文件管控（针对的是Liunx容器） 。本篇主要讲的是上述第三部分，文件系统相关的知识。
rootfs文件管控的内容，一个特点是mount文件挂载，这个决定容器与宿主机看到的文件系统情况，能够打包应用与对应的文件目录供容器使用；另外一个特点就是容器文件系统的组织方式，这个决定了容器镜像文件的组织形式，允许通过”增量“的方式修改镜像里打包的文件（可以用git的提交方式来理解这个“增量”是什么情况）。
容器底层文件系统实现
这一篇文章主要介绍容器的文件系统的增量设计。容器采用了UnionFS，即联合文件系统。
简单来说，就是将文件分层，有一层为只读（readonly），一层可写层（writeable）。通过这两层的性质，只读层在下，可写层在上，构成了容器运行时状态，多个容器可以用同一个镜像。如果文件发生改变，会从文件系统重复制一份出来，而不会影响之前的文件信息，复制出来的这个文件修改完成后，会向上叠加；没有发生改变的文件则可以容器共用，节省空间。
这个操作可以归纳为：写时复制、用时分配。这个行为是通过存储驱动实现的。
容器的存储驱动有AUFS、OverlayFS、Device Mapper等等。
以OverlayFS为例，这个是一种联合系统。只有两层，只读层和可写层。
镜像层不可改变，容器层可写。
我们可以使用例子模拟一下，看看这样的结构怎么做到“写时复制、用时分配”。
OverlayFS实践
结构：
首先Overlay分为两层，lower层与upper层，其中lower为镜像层（只读），upper为容器层（可写）。 然后两层往上合并为文件Mount视图。
# 创建文件夹，lower、upper、merged、work
mkdir lower upper merged work
# 先写入内容
echo from lower > lower/in_lower.txt
echo from upper > upper/in_upper.txt
# 上面是lower upper各不同的，下面写入相同的
echo from lower > lower/in_same.txt
echo from upper > upper/in_same.txt
# 将文件夹联合
mount -t overlay overlay -o lowerdir=`pwd`/lower,upperdir=`pwd`/upper,workdir=`pwd`/work `pwd`/merged
tree .
.
├── lower
│ ├── in_lower.txt
│ └── in_same.txt
├── merged
│ ├── in_lower.txt
│ ├── in_same.txt
│ └── in_upper.txt
├── upper
│ ├── in_same.txt
│ └── in_upper.txt
└── work
└── work
# 从merged文件查看
cat merged/in_same.txt
cat merged/in_lower.txt
# 可以看到lower中的内容被upper中的内容遮盖了
接下来可以做一些尝试
# 在merged中增加
echo new from merge >> merged/in_same.txt # merged追加
echo from merge > merged/in_merge.txt # merged新建
echo "add in upper" > upper/in_upper.txt # upper追加
echo new file upper > upper/new_file_upper.txt # upper新建
# merge中的追加，会作用在upper上 - Dockerfile中增加一层（一行命令）的情况
# upper中新建，会体现在merged上 -
# merged中新建，会作用在upper上
# 在merged中删除
rm -i merged/in_same.txt # merged中删除
rm -i upper/new_file_upper.txt # upper中删除
# merged中删除文件，upper中文件还是存在
# upper中删除文件，merged中文件也消失
# 在merge中修改
vi upper/in_upper.txt
vi lower/in_lower.txt
cat upper/in_upper.txt
cat lower/in_lower.txt
# merged中修改，会直接修改到upper ;
# merged中修改in_lower , lower文件夹中不变，只会修改到upper文件夹中的in_lower
# 如果从upper直接修改，并不会带到merged中，并且merged中的也会和upper中的文件割裂开来（merge的改动不会带到upper）； 而从merged中修改则可以作用到upper中
可以看到，联合文件系统的运行过程就是这种上下层控制的，形成上下覆盖映射，实现写时复制，用时分配的功能。
以上实践的例子在这里：
