配置overlay(overlayfs)根目录挂载构建debian无盘工作站

Posted 2020-11-08

据wikipedia描述overlayfs在2014年融入linux内核，其轻量和易用特性已在openwrt中应用，但在debian发行版本中还没有直接使用overlayfs挂载根目录的启动选项。增加启动选项需对启动initrd进行相应改造，debian的initrt脚本已经预留了应用接口，使得应用overlayfs和无盘（或简盘）工作变得相对简单。

构建无盘工作站使用

TFTP+PXE启动服务器 <=== QEMU客户端

进行改造和测试

因需要在已安装系统中改造initrd，首先分析mkinitramfs脚本，可以得到启动脚本模板init使用的是/usr/share/initramfs-tools/init，进而分析该init脚本。

init脚本中挂载根目录片段

: : log_begin_msg "Mounting root file system" # Always load local and nfs (since these might be needed for /etc or # /usr, irrespective of the boot script used to mount the rootfs). . /scripts/local . /scripts/nfs . /scripts/${BOOT} parse_numeric ${ROOT} maybe_break mountroot mount_top mount_premount mountroot log_end_msg : :

由此，在启动服务器上构建TFTP和PXE启动环境，配置PXE脚本启动部分可以使用BOOT参数传递应用overlay

在scripts子目录下需要增加overlay脚本文件，其中定义mountroot函数。

无盘工作使用tmpfs内存文件作为根目录。

: : #Use general mapping functions . /scripts/functions #Load related kernel modules modprobe overlay modprobe squashfs modprobe tmpfs #Setup overlay base directory mkdir –p /overlay mount –t tmpfs tmpfs /overlay –o size=4G : :

overlay需要底层根目录作为只读的基础结构，在openwrt中使用flash区块，而在无盘环境内可以考虑多种选择，直接使用initrt的根目录，nfs挂载，本地squash镜像，远程squash镜像。

为保证无盘环境，而因initrd镜像的系统功能是不完整的，因debian的initrt环境下已有tftp客户端，在这里使用远程squash镜像方式。

（在单网卡环境下，nfs根挂载和overlayfs存在耦合性问题，并造成操作系统网络连接和应用系统存在配置干扰，造成系统网络不完整或不稳定，如需nfs根挂载，需使用至少双网卡方式，减少基础系统连接和应用网络的依赖和影响。因此种方式增加配置复杂程度且与overlay主题无关，不选择使用）

可以将squash镜像放置在pxe的tftp服务器上，debian(stretch)的最简安装系统后大约使用1.5G硬盘，squash镜像可以压缩到200M，在100M网络环境下传输30s左右。

补充后续脚本

: : #Setup overlay mapping directories mkdir -p /overlay/lower mkdir -p /overlay/upper mkdir -p /overlay/work : : #Recieve squash image and mount tftp –g –l /overlay/$SQUASHIMAGE –r $REMOTESQUASHIMAGE $PXEHOST mount –t squashfs /overlay/$SQUASHIMAGE /overlay/lower : :

debian的initrd环境中使用/root作为根挂载的准备目录，后续/dev，/proc，/sys等系统配置已有相应脚本，所以仅在overlay脚本中映射挂载/root即可

: : mount –t overlay overlay /root –o lowerdir=/overlay/lower,upperdir=/overlay/upper,workdir=/overlay/work : :

问题记录：

- 制作squash镜像的时候需要将原来系统的/etc/fstab的根目录和swap条目删除，stretch版本系统使用systemd，虽不影响使用，缺失映射盘会有很长超时等待

- 制作initrd镜像时，如需对镜像内容确认，可以恢复至本地文件夹，但最近版initrd使用了合成模式（不太明白原因），导致如果单纯做cpio的输出仅包含kernel/x86/microcode下面的内容，使用合成命令(cpio -id ; zcat | cpio -id) < ../$OUTFILE可以解析所有内容