浅谈 EROFS

本文通过“准备一份基础环境镜像”的例子，浅谈 EROFS（Enhanced Read-Only File System）。

为便于理解，下面以启用压缩的只读镜像为例，不展开制作命令、压缩算法和底层数据结构。

What

先把最容易混淆的一点说清楚：

1
2
3

文件数据以压缩形式保存
        ≠
使用前必须把整个镜像全部解压

EROFS 是 Linux 的一种只读文件系统，支持将目录和文件制作成可以直接挂载使用的镜像。

可以简单理解为：

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2
3

制作时：把准备好的目录和文件组织成镜像

使用时：挂载镜像，按路径访问其中的文件

挂载后，应用看到的仍然是普通的目录和文件；需要读取压缩数据时，由文件系统完成相应的解压。

所以：

不是先把整个镜像解开再使用，而是挂载后，按需读取里面的文件。

注意，压缩是可选功能，不是所有 EROFS 镜像都必须压缩。

Why

操作系统文件、预装工具、基础运行环境等内容，往往在准备好后反复读取，并不需要每次运行时修改。

对于这类数据，我们既希望它们少占磁盘，又希望程序可以方便地读取，而不是每次使用前都先完整解包。

EROFS 的目标并不只是“压得越小越好”，还要尽量控制读取时的 I/O、解压计算和额外内存开销。

因此，它的目的可以概括为：

把只读文件保存得更紧凑，同时让程序能够直接、高效地读取。

基础 Example

假设一份基础环境包含：

基础环境
    bin/tool
    lib/libdemo.so
    etc/config.ini

现在，应用只需要读取 etc/config.ini。

先完整解包再使用

假设采用“把压缩包完整解到目录中，再启动应用”的部署方式：

基础环境压缩包
    ↓
完整解包到一个目录
    ↓
应用读取 etc/config.ini

这条路径中，即使本次只需要一个文件，也先展开了整套环境。

使用 EROFS 镜像

base.erofs
    ↓
挂载到 /mnt/base
    ↓
应用读取 /mnt/base/etc/config.ini
    ↓
文件系统读取所需的数据，必要时解压

不需要为了读取这个配置文件，先把 bin/tool 和 lib/libdemo.so 全部解出来。

区别就在于：

省掉的是使用前的整包解压和文件落盘，不是所有解压操作。

How

只看三个关键点。

1. 制作镜像时，先组织好目录和文件

通过 mkfs.erofs，可以把已有目录制作成 EROFS 镜像。

镜像不仅保存文件内容，也保存目录结构、文件属性以及定位数据所需的信息。启用压缩后，文件数据可以以压缩形式存放。

原有目录和文件
      ↓
  制作 EROFS 镜像
      ↓
目录信息 + 文件信息 + 文件数据

之后挂载镜像，就能按原来的目录结构访问其中的文件。

2. 读取文件时，按需定位和解压

以相关数据尚未被缓存为例，可以把读取过程简化为：

应用读取某个文件的一段内容
    ↓
EROFS 定位对应的数据区域
    ↓
读取相关数据；如果经过压缩，则进行解压
    ↓
将文件内容交给应用

应用仍然使用普通的文件读取接口，不需要自己解析镜像或调用解压库。

这里的“按需”是以相关数据块为单位，不代表应用读取几个字节，底层就恰好只读取、解压几个字节。

3. 尽量减少读取和解压的额外工作

压缩文件系统需要解决一个问题：

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2
3

应用只想读一小段内容
        ↓
却可能连带读取、解压更多数据

EROFS 在压缩数据布局和解压路径上做了专门优化，尽量减少这类额外读取，并减少解压过程中的临时内存和数据拷贝。

可以简单理解为：

不仅考虑“存起来占多少空间”，也考虑“读出来要花多少代价”。

与 OverlayFS 的关系

结合上一篇介绍的 OverlayFS，两者可以这样分工：

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3

EROFS：保存只读的基础内容

OverlayFS：将这些内容与可写上层组合起来

例如：

       应用看到的目录
              │
          OverlayFS
              │
     ┌────────┴────────┐
     ▼                 ▼
  可写上层         EROFS 只读下层
保存运行时改动       提供基础文件

应用需要修改下层文件时，由 OverlayFS 按需复制到可写上层，再修改上层副本。

不是 EROFS 自己变得可写了，而是写入由另一个可写文件系统承接。

记忆图

准备阶段：
    目录和文件 → 制作镜像，可选择压缩

使用阶段：
    挂载镜像 → 按路径访问 → 按需读取，必要时解压

需要修改：
    配合 OverlayFS → 将改动留在可写上层

一句话概括：

把只读文件做成可以直接挂载的镜像，需要什么就读取什么，不必先把整套内容解开。

参考资料：

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