从零自制docker-12-【overlayfs】

overlayfs

就是联合文件系统，将多个文件联合在一起成为一个统一的视图。

overlayfs 一般分为 lower、upper、merged 和 work 4个目录。

• lower 只读层，该层数据不会被修改
• upper 可读写层，所有修改都发生在这一层，即使是修改的 - lower 中的数据。
• merged 视图层，可以看到 lower、upper 中的所有内容
• work 则是 overlayfs 内部使用

当在容器中新建文件

修改当前upper层，但lower层没有改变

exec.Command("tar", "-xvf", busyboxTarURL, "-C", busyboxURL).CombinedOutput()

exec.Command("tar", "-xvf", busyboxTarURL, "-C", busyboxURL).CombinedOutput() 这行代码会启动一个新的进程来执行tar命令，并且它会自动执行。
CombinedOutput调用这个方法包括执行命令并收集标准输出（stdout）和标准错误（stderr）的组合输出。如果命令执行成功，它会返回一个字节数组包含输出内容；如果执行过程中有错误，这个错误（一般命令执行失败）会被返回。

exec.Command

exec.Command函数在Go语言中用于执行外部命令，其基本格式为：

cmd := exec.Command(command, arg1, arg2, ..., argN)

这里，command是您想要执行的外部命令的名称（例如ls、curl等），而arg1到argN是传递给该命令的参数。参数之间以逗号分隔，并且每个参数都是一个单独的字符串，即使是那些在命令行中看起来像是一个整体的参数（例如带有空格的文件路径），也需要作为一个整体字符串传递。

格式差异

• 命令与参数: 执行不同命令时，主要的格式差异在于命令本身的名称以及它需要的参数。每个命令根据其功能会有不同的参数需求和格式。例如，ping命令可能需要一个主机名作为参数，而cp命令则需要源文件路径和目标文件路径。

• 传递选项与参数: 一些命令支持长选项（如--help）和短选项（如-h），这些选项的使用和它们后面的参数（如果有的话）也是exec.Command参数的一部分。例如，exec.Command("grep", "-r", "pattern", "directory")。

• 环境变量与工作目录: 除了命令和参数，exec.Command还允许通过Cmd.Env和Cmd.Dir字段设置环境变量和工作目录。这不改变基本的命令格式，但会影响命令执行的环境。

• 输入输出重定向: 如你之前代码所示，可以使用Cmd.Stdin、Cmd.Stdout、Cmd.Stderr来重定向命令的标准输入、输出和错误流。这不影响命令的格式，但影响其交互方式。

挂载mount

• 准备 busybox 目录作为只读层lower
• 准备可读写层upper
• 准备merged层，将可读写层和只读层挂载到merged层（以上操作都是在容器没启动之前运行的）
• 容器（子进程）运行时pivotRoot 切换目录（在子进程切换到命令行之前）

package contain
import(
	log "github.com/sirupsen/logrus"
	"os/exec"
	
	"os"
)

func prepare_overlays(rooturl string){
	create_lower(rooturl)
	create_upper(rooturl)
	create_merged(rooturl)
	create_work(rooturl)
	mount_overlays(rooturl)
	log.Infof("prepare_overlays suceess")
}
func create_lower(rooturl string){
	busyboxurl:=rooturl+"/busybox"
	busytarurl:=rooturl+"/busybox.tar"
	_, err := os.Stat(busyboxurl)
    if err != nil {
        if os.IsNotExist(err) {
            log.Infof("文件不存在")
			if err:=os.Mkdir(busyboxurl,0777);err!=nil{
				log.Infof("mkdir error")
			}
			if _,err=exec.Command("tar", "-xvf", busytarurl, "-C", busyboxurl).CombinedOutput(); err!=nil{
				log.Infof("tar busybox.tar error")
			}	
        } else {
			log.Infof("无法获取文件信息: %v\n", err)
        }
    }
	
}
func create_upper(rooturl string){
	upperurl:=rooturl+"/upper"
	if err:=os.Mkdir(upperurl,0777);err!=nil{
		log.Infof("mkedir upper error")
	}
}

func create_merged(rooturl string){
	mergedurl:=rooturl+"/merged"
	if err:=os.Mkdir(mergedurl,0777);err!=nil{
		log.Infof("mkedir merged error")
	}
}
func create_work(rooturl string){
	workurl:=rooturl+"/work"
	if err:=os.Mkdir(workurl,0777);err!=nil{
		log.Infof("mkedir merged error")
	}
}

func mount_overlays(rooturl string){
	mnturl:=rooturl+"/merged"
	dirs:="lowerdir="+rooturl+"/busybox"+",upperdir="+rooturl+"/upper"+",workdir="+rooturl+"/work"
	cmd:=exec.Command("mount","-t","overlay","overlay","-o",dirs,mnturl)
	if err:=cmd.Run();err!=nil{
		log.Infof("mount overlay error")
		log.Error(err)
	}
}

卸载unmount

• 在容器运行退出后（子进程退出后程序环境改变，此时根目录也改变，所以此时可以卸载并删除之前的根目录）卸载unmount挂载点
• 删除upper merged work层，lower不变

package contain
import(
	log "github.com/sirupsen/logrus"
	"os/exec"
	
	"os"
)
func end_overlays(rooturl string){
	unmount_overlays(rooturl)
	delete_upper_work_merged(rooturl)
}
func unmount_overlays(rooturl string){
	mntrul:=rooturl+"/merged"
	cmd:=exec.Command("umount",mntrul)
	if err:=cmd.Run();err!=nil{
		log.Infof("unmount merged error")
	}
}
func delete_upper_work_merged(rooturl string){
	upperurl:=rooturl+"/upper"
	mergedurl:=rooturl+"/merged"
	workurl:=rooturl+"/work"

	if err:=os.RemoveAll(upperurl);err!=nil{
		log.Infof("delete upper error")
	}
	if err:=os.RemoveAll(mergedurl);err!=nil{
		log.Infof("delete merged error")
	}
	if err:=os.RemoveAll(workurl);err!=nil{
		log.Infof("delete work error")
	}
}

代码地址

https://github.com/FULLK/llkdocker

结果演示

• sudo运行后upper层是没有任何东西的，但只要运行命令就会产生一个root文件夹，因为是以root用户执行。可能名字对文件夹有修改影响，因为merged的root文件夹里没有任何东西
• 新建文件，修改在upper中出现，merged中也出现，但lower没有出现
  
• 查看文件内容
  
• exit后