OpenWrt 的 Overlay 文件系统到底是怎么回事？
虽然你折腾过openwrt，但是不一定搞清楚了'/overlay'是什么东西。
一、从“只读系统”说起
很多人第一次刷完 OpenWrt，登录终端一看：
df -h
发现系统根目录 / 才几十兆空间，然后 /overlay 却显示 100 多兆。
安装个包、改个配置、重启后还能保存。
于是问题来了：
“这些数据到底存哪儿去了？”
答案就是：Overlay 文件系统（OverlayFS）。
它是一种“分层文件系统”，专门为这种嵌入式设备设计的。
二、为什么 OpenWrt 要搞一个 Overlay？
要理解 Overlay，得先知道早期路由器的“尴尬处境”：
存储空间很小，只有几兆 flash；
固件是打包好的镜像（比如 SquashFS），是只读的；
系统启动后不能改里面的文件。
那怎么办？
总不能每次改配置都得重新编译固件吧？
于是，聪明的 OpenWrt 开发者搞了个“分层文件系统”的主意：
固件那一层保持只读（/rom）；
用户写入的内容（配置、软件包）放到另一层（/overlay）；
启动时两层叠加在一起，看起来像一个完整的可写系统。
一句话总结：
Overlay 就是给只读系统“贴了一层可写的皮”。
🔧 三、Overlay 的基本原理
Linux 内核早就支持这种“叠加式文件系统”，叫 OverlayFS。
它的核心机制很简单：
lowerdir：底层，只读（比如/rom）upperdir：上层，可写（比如/overlay/upper）workdir：工作区，用来记录文件状态
然后系统会把两层合并起来挂载到 / 根目录，比如这样：
overlay / overlay rw,noatime,lowerdir=/rom,upperdir=/overlay/upper,workdir=/overlay/work
这样，系统看起来就像一个完整的可写根目录。
当你修改文件时，内核做的其实是：
从只读层复制出一个副本；
放进上层（upperdir）；
之后所有修改都作用在上层；
删除文件时，会生成一个隐藏的“白名单”文件（whiteout），告诉系统：底层的文件被覆盖掉了。
所以，系统表现是“可写”的，但底层固件其实从没动过。
📦 四、Overlay 在 OpenWrt 里都干了啥
Overlay 在 OpenWrt 里主要负责三件事：
1. 保存配置
所有 /etc/config/* 的改动都写进 overlay 的可写层。
这就是为啥你重启后配置不会丢。
2. 安装软件
opkg install 安装的软件包都被写到 overlay 层。
你刷的固件其实不会被改动。
3. 恢复出厂设置
当你执行：
firstboot
# 或者
jffs2reset && reboot
系统会把 overlay 整个清空，再次变成原始固件。
也就是说，“出厂设置”其实就是把 overlay 删除。
五、Overlay 文件系统的演变
老版本的 OpenWrt（比如 10 年前的 Backfire）用的是 mini_fo 或 aufs 这类第三方模块。
后来 Linux 内核官方把 OverlayFS 合并进主线（从 3.18 开始），
OpenWrt 也顺势切到了现在这种轻量级的内核原生实现。
优点是：
性能更好
稳定性高
不需要额外内核模块
更容易维护
可以说，现在的 OverlayFS 是整个 OpenWrt 文件系统架构中最核心的一环。
六、Overlay 的典型目录结构
看看这几个目录：
| 目录 | 含义 |
|---|---|
/rom | 固件内容，只读 |
/overlay/upper | 你的修改、安装的软件 |
/overlay/work | 系统工作区 |
/overlay | 只是个挂载点 |
/ | 合并后的整体视图 |
可视化一下更直观：
/ (用户看到的)
├── /etc/config/network → 实际是 /overlay/upper/etc/config/network
├── /bin/busybox → 实际是 /rom/bin/busybox
└── /usr/lib/opkg/info → 实际是 /overlay/upper/usr/lib/opkg/info
七、Overlay 的空间与扩容
默认情况下，OpenWrt 把 overlay 放在闪存的一个分区（比如 /dev/mtdblockXX 或 /dev/mmcblk0p9），
空间通常很小，几十兆或者几百兆。
要是你刷的是 eMMC 或 SD 卡的固件，那就更容易扩容。
1️⃣ 查看当前挂载情况
mount | grep overlay
2️⃣ 看看空间
df -h
如果 overlay 只有 100M，但你还有几十 G 的空闲空间，那说明你可以扩容。
3️⃣ 常见扩容思路
把 overlay 移到更大的分区（比如
/dev/mmcblk0p10）；或者用
extroot功能，把 USB、SD 卡直接当新的 rootfs 用。
配置方法（/etc/config/fstab）：
config mountoption target '/overlay'option device '/dev/sda1'option fstype 'ext4'option enabled '1'
重启后系统就会用新的 overlay。
🧩 八、Overlay 出问题的常见情况
| 问题 | 可能原因 | 解决办法 |
|---|---|---|
/overlay 是空的 | overlay 挂载失败 | 检查 /proc/mounts 是否存在 overlay 条目 |
| 配置重启后丢失 | 系统没挂上 overlay，用了临时 RAM | 确认 /overlay/upper 是否在可写分区 |
| 安装软件提示空间不足 | overlay 分区太小 | 扩容 overlay 或使用 extroot |
| 恢复出厂设置没反应 | overlay 层损坏 | 手动删除 /overlay/upper 后重启 |
九、原理稍微深入一点
OverlayFS 的核心是 VFS 层的“分层合并”机制。
对内核来说，这是一棵树套另一棵树：
读取文件：优先找 upperdirupperdir 没有，就去 lowerdirlowerdir 没有，就报错写文件：如果只在 lowerdir，复制一份到 upperdir修改 upperdir 的文件删除文件：在 upperdir 创建一个 .wh 文件（whiteout）
非常轻量，不需要守护进程，也不用缓存同步。
嵌入式环境里简直是神器。