Docker基礎 文件系統之AUFS
為了更好的理解docker，除了namespace和cgroups之外，在docker中如何進行存儲文件也是需要進行進一步理解的。在docker中叫做storage driver，在本文中將會介紹一下docker最早支持的storage driver的AUFS，並在ubuntu上簡單模擬AUFS是如何工作的。
Storage driver
docker除了支持AUFS，還支持DeviceMapper等多種storage driver。
| StorageDriver |
|---|
| OverlayFS: overlay or overlay2 |
| AUFS : aufs |
| Btrfs : btrfs |
| Device Mapper: devicemapper |
| VFS : vfs |
| ZFS : zfs |
什麽是AUFS
AUFS是一種Union File System, 它是Docker最早支持的storage driver。因為使用的時間也較長了，雖然還是不太習慣這個所謂的長的概念，docker從最初只支持AUFS一種，目前已經到支持上面6種FS，成長的速度飛快。最初使用docker的實踐者們已經在實際環境中開始使用AUFS了，而且也有較強的社區支持。
Linux的文件系統
Linux的文件系統一般由bootfs和rootfs組成。
| 類型 | 說明 |
|---|---|
| bootfs | bootfs主要用於引導和加載內核，為什麽和filesystem有關呢，在引導之前需要mount文件系統，kernel加載之後就可以功成身退了。在作linux的系統引導盤或者進行恢復的時候，你能清晰地看到這一點，在前面其他的文章中已經有過講解，不再贅述。 |
| rootfs | 典型的linux啟動之後標準的/dev /proc /bin /etc /usr/ /tmp等等都被包含在rootfs中 |
簡單總結為bootfs在用linux的時候不出問題是意識不到的，rootfs在linux啟動之後我們無時無刻不在與之打交道。
AUFS的特點
簡單的來說，AUFS能將一臺機器上的多個目錄或文件，以聯合的方式提供統一視圖進行管理。下面是它的一些特點
- 最早docker所支持的storage driver
- 使用這種方式，container啟動速度較快
- 存儲和內存的使用效率較高
- 支持COW(copy-on-write)
- 所有的文件和目錄以及掛載點都必須在同一臺機器上
- AUFS遲遲不能加入到linux內核主線之中，目前流行的發型版只有ubuntu支持AUFS
- docker的layer較深時效率較為低下
- 因為AUFS是文件級別的動作方式，單個文件很大時，性能和效率不是特別理想
AUFS在docker中的使用
下面這張圖顯示了ubuntu的鏡像是如何用AUFS聯合到一起的。
AUFS把每個目錄都作為一個AUFS branch，整整齊齊的垛在一起，在最上面提供了一個統一的視圖union mount point進行管理。
Ubuntu下AUFS的演示
演示用ubuntu版本
root@ubuntu:~# uname -a
Linux ubuntu 4.4.0-31-generic #50-Ubuntu SMP Wed Jul 13 00:07:12 UTC 2016 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
root@ubuntu:~#- 1
- 2
- 3
事前準備
準備聯合用的目錄bootfs
root@ubuntu:~# mkdir -p /tmp/testrootfs/etc /tmp/testrootfs/bin /tmp/testrootfs/tmp /tmp/testrootfs/proc
root@ubuntu:~#- 1
- 2
root@ubuntu:~# mkdir -p /tmp/testaufs/readonlydir
root@ubuntu:~# mkdir -p /tmp/testaufs/readwritedir/
root@ubuntu:~# touch /tmp/testaufs/readonlydir/readonlyfile.txt
root@ubuntu:~# touch /tmp/testaufs/readwritedir/readwritefile.txt
root@ubuntu:~#- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
準備掛載點
root@ubuntu:~# mkdir -p /tmp/aufsmnt- 1
掛載點事前確認
root@ubuntu:~# ll /tmp/aufsmnt
total 8
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Sep 22 09:30 ./
drwxrwxrwt 17 root root 4096 Sep 22 09:30 ../
root@ubuntu:~#- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
掛載
使用AUFS進行掛載
root@ubuntu:/# mount -t aufs -o br=/tmp/testaufs/readonlydir=ro:/tmp/testrootfs=ro:/tmp/testaufs/readwritedir/=rw none /tmp/aufsmnt
root@ubuntu:/#- 1
- 2
| Option | Option說明 |
|---|---|
| -t | filesystem類型 |
| -o | mount傳遞給文件系統的參數 |
| br | 掛載對象的文件夾 |
| ro/rw | 指定文件的權限只讀和可讀寫 |
| device | 沒有設備所以用none表示 |
掛載後確認
total 24
drwxr-xr-x 8 root root 4096 Sep 22 09:29 ./
drwxrwxrwt 17 root root 4096 Sep 22 09:30 ../
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Sep 22 09:26 bin/
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Sep 22 09:26 etc/
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Sep 22 09:26 proc/
-rw-r--r-- 1 root root 0 Sep 22 09:29 readonlyfile.txt
-rw-r--r-- 1 root root 0 Sep 22 09:29 readwritefile.txt
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Sep 22 09:26 tmp/
root@ubuntu:/#- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
確認只讀
root@ubuntu:/# echo "hello world" >/tmp/aufsmnt/readonlyfile.txt
-su: /tmp/aufsmnt/readonlyfile.txt: Read-only file system
root@ubuntu:/#- 1
- 2
- 3
ro方式的文件，是不能寫的
確認可寫
root@ubuntu:/# echo "hello world" > /tmp/aufsmnt/readwritefile.txt
root@ubuntu:/# cat /tmp/aufsmnt/readwritefile.txt
hello world
root@ubuntu:/#- 1
- 2
- 3
- 4
rw方式的文件，是可寫的
耐著性子看完本篇之後，結合前面的一些namespace和cgroups的例子，再結合busybox這把小巧的武器，是不是突然發現只用linux內核功能也能做到docker雛形的特性了。雖然重復造輪子不是我們的目的，研究一下人家輪子的原理能拆能裝才是一個藍領工人應有的技能。
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