文件系统目录树

UNIX/Linux: 一切都在 /

• “/” 到底是什么？

Windows 的设计

• 一个驱动器一棵树：A:, B:, C:, ...
• 其他命名空间：Windows Driver Model, Registry

HANDLE hDevice = CreateFile(
    "\\\\.\\PhysicalDrive0",
    GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
    FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,
    NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL
);

从无到有的目录树

mount

• 把一个块设备上的目录树 “放到” 已有的目录中
  • mount -o iso9660 /dev/cdrom /mnt/cdrom
  • 实际的 / 是 pivot_root 时的 mount point

如何挂载一个 filesystem.img?

• 一个微妙的循环
  • 文件 = 磁盘上的虚拟磁盘
  • 挂载文件 = 在虚拟磁盘上虚拟出的虚拟磁盘
• 试试镜像

Linux 的处理方式

创建一个 loopback (回环) 设备

• 设备驱动把设备的 read/write 翻译成文件的 read/write
• drivers/block/loop.c
  • 实现了 loop_mq_ops (不是 file_operations)

观察挂载文件的 strace

• lsblk 查看系统中的 block devices (strace)
• strace 观察挂载的流程
  • ioctl(3, LOOP_CTL_GET_FREE)
  • ioctl(4, LOOP_SET_FD, 3)

OverlayFS (“UnionFS”, 联合挂载)

我们可以虚拟化磁盘，为什么不能虚拟化目录？

• 你看到的每个目录，都可能是假的
• OverlayFS
  • lowerdir: 只读层 (修改会被丢弃)
  • upperdir: 可写层 (修改会被保留)
  • workdir: 操作系统用的临时目录

以及更多的 “文件系统级” API

• 基于 Copy-on-Write 的文件系统级快照
  • LVM (lvcreate --snapshot) 或文件系统支持 (btrfs, zfs)
  • 实现系统备份与回滚、测试隔离、快速恢复