Linux 6.9-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / filesystems / overlayfs.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 Written by: Neil Brown
4 Please see MAINTAINERS file for where to send questions.
5
6 Overlay Filesystem
7 ==================
8
9 This document describes a prototype for a new approach to providing
10 overlay-filesystem functionality in Linux (sometimes referred to as
11 union-filesystems).  An overlay-filesystem tries to present a
12 filesystem which is the result over overlaying one filesystem on top
13 of the other.
14
15
16 Overlay objects
17 ---------------
18
19 The overlay filesystem approach is 'hybrid', because the objects that
20 appear in the filesystem do not always appear to belong to that filesystem.
21 In many cases, an object accessed in the union will be indistinguishable
22 from accessing the corresponding object from the original filesystem.
23 This is most obvious from the 'st_dev' field returned by stat(2).
24
25 While directories will report an st_dev from the overlay-filesystem,
26 non-directory objects may report an st_dev from the lower filesystem or
27 upper filesystem that is providing the object.  Similarly st_ino will
28 only be unique when combined with st_dev, and both of these can change
29 over the lifetime of a non-directory object.  Many applications and
30 tools ignore these values and will not be affected.
31
32 In the special case of all overlay layers on the same underlying
33 filesystem, all objects will report an st_dev from the overlay
34 filesystem and st_ino from the underlying filesystem.  This will
35 make the overlay mount more compliant with filesystem scanners and
36 overlay objects will be distinguishable from the corresponding
37 objects in the original filesystem.
38
39 On 64bit systems, even if all overlay layers are not on the same
40 underlying filesystem, the same compliant behavior could be achieved
41 with the "xino" feature.  The "xino" feature composes a unique object
42 identifier from the real object st_ino and an underlying fsid number.
43 The "xino" feature uses the high inode number bits for fsid, because the
44 underlying filesystems rarely use the high inode number bits.  In case
45 the underlying inode number does overflow into the high xino bits, overlay
46 filesystem will fall back to the non xino behavior for that inode.
47
48 The "xino" feature can be enabled with the "-o xino=on" overlay mount option.
49 If all underlying filesystems support NFS file handles, the value of st_ino
50 for overlay filesystem objects is not only unique, but also persistent over
51 the lifetime of the filesystem.  The "-o xino=auto" overlay mount option
52 enables the "xino" feature only if the persistent st_ino requirement is met.
53
54 The following table summarizes what can be expected in different overlay
55 configurations.
56
57 Inode properties
58 ````````````````
59
60 +--------------+------------+------------+-----------------+----------------+
61 |Configuration | Persistent | Uniform    | st_ino == d_ino | d_ino == i_ino |
62 |              | st_ino     | st_dev     |                 | [*]            |
63 +==============+=====+======+=====+======+========+========+========+=======+
64 |              | dir | !dir | dir | !dir |  dir   +  !dir  |  dir   | !dir  |
65 +--------------+-----+------+-----+------+--------+--------+--------+-------+
66 | All layers   |  Y  |  Y   |  Y  |  Y   |  Y     |   Y    |  Y     |  Y    |
67 | on same fs   |     |      |     |      |        |        |        |       |
68 +--------------+-----+------+-----+------+--------+--------+--------+-------+
69 | Layers not   |  N  |  N   |  Y  |  N   |  N     |   Y    |  N     |  Y    |
70 | on same fs,  |     |      |     |      |        |        |        |       |
71 | xino=off     |     |      |     |      |        |        |        |       |
72 +--------------+-----+------+-----+------+--------+--------+--------+-------+
73 | xino=on/auto |  Y  |  Y   |  Y  |  Y   |  Y     |   Y    |  Y     |  Y    |
74 +--------------+-----+------+-----+------+--------+--------+--------+-------+
75 | xino=on/auto,|  N  |  N   |  Y  |  N   |  N     |   Y    |  N     |  Y    |
76 | ino overflow |     |      |     |      |        |        |        |       |
77 +--------------+-----+------+-----+------+--------+--------+--------+-------+
78
79 [*] nfsd v3 readdirplus verifies d_ino == i_ino. i_ino is exposed via several
80 /proc files, such as /proc/locks and /proc/self/fdinfo/<fd> of an inotify
81 file descriptor.
82
83 Upper and Lower
84 ---------------
85
86 An overlay filesystem combines two filesystems - an 'upper' filesystem
87 and a 'lower' filesystem.  When a name exists in both filesystems, the
88 object in the 'upper' filesystem is visible while the object in the
89 'lower' filesystem is either hidden or, in the case of directories,
90 merged with the 'upper' object.
91
92 It would be more correct to refer to an upper and lower 'directory
93 tree' rather than 'filesystem' as it is quite possible for both
94 directory trees to be in the same filesystem and there is no
95 requirement that the root of a filesystem be given for either upper or
96 lower.
97
98 A wide range of filesystems supported by Linux can be the lower filesystem,
99 but not all filesystems that are mountable by Linux have the features
100 needed for OverlayFS to work.  The lower filesystem does not need to be
101 writable.  The lower filesystem can even be another overlayfs.  The upper
102 filesystem will normally be writable and if it is it must support the
103 creation of trusted.* and/or user.* extended attributes, and must provide
104 valid d_type in readdir responses, so NFS is not suitable.
105
106 A read-only overlay of two read-only filesystems may use any
107 filesystem type.
108
109 Directories
110 -----------
111
112 Overlaying mainly involves directories.  If a given name appears in both
113 upper and lower filesystems and refers to a non-directory in either,
114 then the lower object is hidden - the name refers only to the upper
115 object.
116
117 Where both upper and lower objects are directories, a merged directory
118 is formed.
119
120 At mount time, the two directories given as mount options "lowerdir" and
121 "upperdir" are combined into a merged directory::
122
123   mount -t overlay overlay -olowerdir=/lower,upperdir=/upper,\
124   workdir=/work /merged
125
126 The "workdir" needs to be an empty directory on the same filesystem
127 as upperdir.
128
129 Then whenever a lookup is requested in such a merged directory, the
130 lookup is performed in each actual directory and the combined result
131 is cached in the dentry belonging to the overlay filesystem.  If both
132 actual lookups find directories, both are stored and a merged
133 directory is created, otherwise only one is stored: the upper if it
134 exists, else the lower.
135
136 Only the lists of names from directories are merged.  Other content
137 such as metadata and extended attributes are reported for the upper
138 directory only.  These attributes of the lower directory are hidden.
139
140 whiteouts and opaque directories
141 --------------------------------
142
143 In order to support rm and rmdir without changing the lower
144 filesystem, an overlay filesystem needs to record in the upper filesystem
145 that files have been removed.  This is done using whiteouts and opaque
146 directories (non-directories are always opaque).
147
148 A whiteout is created as a character device with 0/0 device number or
149 as a zero-size regular file with the xattr "trusted.overlay.whiteout".
150
151 When a whiteout is found in the upper level of a merged directory, any
152 matching name in the lower level is ignored, and the whiteout itself
153 is also hidden.
154
155 A directory is made opaque by setting the xattr "trusted.overlay.opaque"
156 to "y".  Where the upper filesystem contains an opaque directory, any
157 directory in the lower filesystem with the same name is ignored.
158
159 An opaque directory should not conntain any whiteouts, because they do not
160 serve any purpose.  A merge directory containing regular files with the xattr
161 "trusted.overlay.whiteout", should be additionally marked by setting the xattr
162 "trusted.overlay.opaque" to "x" on the merge directory itself.
163 This is needed to avoid the overhead of checking the "trusted.overlay.whiteout"
164 on all entries during readdir in the common case.
165
166 readdir
167 -------
168
169 When a 'readdir' request is made on a merged directory, the upper and
170 lower directories are each read and the name lists merged in the
171 obvious way (upper is read first, then lower - entries that already
172 exist are not re-added).  This merged name list is cached in the
173 'struct file' and so remains as long as the file is kept open.  If the
174 directory is opened and read by two processes at the same time, they
175 will each have separate caches.  A seekdir to the start of the
176 directory (offset 0) followed by a readdir will cause the cache to be
177 discarded and rebuilt.
178
179 This means that changes to the merged directory do not appear while a
180 directory is being read.  This is unlikely to be noticed by many
181 programs.
182
183 seek offsets are assigned sequentially when the directories are read.
184 Thus if:
185
186  - read part of a directory
187  - remember an offset, and close the directory
188  - re-open the directory some time later
189  - seek to the remembered offset
190
191 there may be little correlation between the old and new locations in
192 the list of filenames, particularly if anything has changed in the
193 directory.
194
195 Readdir on directories that are not merged is simply handled by the
196 underlying directory (upper or lower).
197
198 renaming directories
199 --------------------
200
201 When renaming a directory that is on the lower layer or merged (i.e. the
202 directory was not created on the upper layer to start with) overlayfs can
203 handle it in two different ways:
204
205 1. return EXDEV error: this error is returned by rename(2) when trying to
206    move a file or directory across filesystem boundaries.  Hence
207    applications are usually prepared to handle this error (mv(1) for example
208    recursively copies the directory tree).  This is the default behavior.
209
210 2. If the "redirect_dir" feature is enabled, then the directory will be
211    copied up (but not the contents).  Then the "trusted.overlay.redirect"
212    extended attribute is set to the path of the original location from the
213    root of the overlay.  Finally the directory is moved to the new
214    location.
215
216 There are several ways to tune the "redirect_dir" feature.
217
218 Kernel config options:
219
220 - OVERLAY_FS_REDIRECT_DIR:
221     If this is enabled, then redirect_dir is turned on by  default.
222 - OVERLAY_FS_REDIRECT_ALWAYS_FOLLOW:
223     If this is enabled, then redirects are always followed by default. Enabling
224     this results in a less secure configuration.  Enable this option only when
225     worried about backward compatibility with kernels that have the redirect_dir
226     feature and follow redirects even if turned off.
227
228 Module options (can also be changed through /sys/module/overlay/parameters/):
229
230 - "redirect_dir=BOOL":
231     See OVERLAY_FS_REDIRECT_DIR kernel config option above.
232 - "redirect_always_follow=BOOL":
233     See OVERLAY_FS_REDIRECT_ALWAYS_FOLLOW kernel config option above.
234 - "redirect_max=NUM":
235     The maximum number of bytes in an absolute redirect (default is 256).
236
237 Mount options:
238
239 - "redirect_dir=on":
240     Redirects are enabled.
241 - "redirect_dir=follow":
242     Redirects are not created, but followed.
243 - "redirect_dir=nofollow":
244     Redirects are not created and not followed.
245 - "redirect_dir=off":
246     If "redirect_always_follow" is enabled in the kernel/module config,
247     this "off" translates to "follow", otherwise it translates to "nofollow".
248
249 When the NFS export feature is enabled, every copied up directory is
250 indexed by the file handle of the lower inode and a file handle of the
251 upper directory is stored in a "trusted.overlay.upper" extended attribute
252 on the index entry.  On lookup of a merged directory, if the upper
253 directory does not match the file handle stores in the index, that is an
254 indication that multiple upper directories may be redirected to the same
255 lower directory.  In that case, lookup returns an error and warns about
256 a possible inconsistency.
257
258 Because lower layer redirects cannot be verified with the index, enabling
259 NFS export support on an overlay filesystem with no upper layer requires
260 turning off redirect follow (e.g. "redirect_dir=nofollow").
261
262
263 Non-directories
264 ---------------
265
266 Objects that are not directories (files, symlinks, device-special
267 files etc.) are presented either from the upper or lower filesystem as
268 appropriate.  When a file in the lower filesystem is accessed in a way
269 the requires write-access, such as opening for write access, changing
270 some metadata etc., the file is first copied from the lower filesystem
271 to the upper filesystem (copy_up).  Note that creating a hard-link
272 also requires copy_up, though of course creation of a symlink does
273 not.
274
275 The copy_up may turn out to be unnecessary, for example if the file is
276 opened for read-write but the data is not modified.
277
278 The copy_up process first makes sure that the containing directory
279 exists in the upper filesystem - creating it and any parents as
280 necessary.  It then creates the object with the same metadata (owner,
281 mode, mtime, symlink-target etc.) and then if the object is a file, the
282 data is copied from the lower to the upper filesystem.  Finally any
283 extended attributes are copied up.
284
285 Once the copy_up is complete, the overlay filesystem simply
286 provides direct access to the newly created file in the upper
287 filesystem - future operations on the file are barely noticed by the
288 overlay filesystem (though an operation on the name of the file such as
289 rename or unlink will of course be noticed and handled).
290
291
292 Permission model
293 ----------------
294
295 Permission checking in the overlay filesystem follows these principles:
296
297  1) permission check SHOULD return the same result before and after copy up
298
299  2) task creating the overlay mount MUST NOT gain additional privileges
300
301  3) non-mounting task MAY gain additional privileges through the overlay,
302     compared to direct access on underlying lower or upper filesystems
303
304 This is achieved by performing two permission checks on each access:
305
306  a) check if current task is allowed access based on local DAC (owner,
307     group, mode and posix acl), as well as MAC checks
308
309  b) check if mounting task would be allowed real operation on lower or
310     upper layer based on underlying filesystem permissions, again including
311     MAC checks
312
313 Check (a) ensures consistency (1) since owner, group, mode and posix acls
314 are copied up.  On the other hand it can result in server enforced
315 permissions (used by NFS, for example) being ignored (3).
316
317 Check (b) ensures that no task gains permissions to underlying layers that
318 the mounting task does not have (2).  This also means that it is possible
319 to create setups where the consistency rule (1) does not hold; normally,
320 however, the mounting task will have sufficient privileges to perform all
321 operations.
322
323 Another way to demonstrate this model is drawing parallels between::
324
325   mount -t overlay overlay -olowerdir=/lower,upperdir=/upper,... /merged
326
327 and::
328
329   cp -a /lower /upper
330   mount --bind /upper /merged
331
332 The resulting access permissions should be the same.  The difference is in
333 the time of copy (on-demand vs. up-front).
334
335
336 Multiple lower layers
337 ---------------------
338
339 Multiple lower layers can now be given using the colon (":") as a
340 separator character between the directory names.  For example::
341
342   mount -t overlay overlay -olowerdir=/lower1:/lower2:/lower3 /merged
343
344 As the example shows, "upperdir=" and "workdir=" may be omitted.  In
345 that case the overlay will be read-only.
346
347 The specified lower directories will be stacked beginning from the
348 rightmost one and going left.  In the above example lower1 will be the
349 top, lower2 the middle and lower3 the bottom layer.
350
351 Note: directory names containing colons can be provided as lower layer by
352 escaping the colons with a single backslash.  For example::
353
354   mount -t overlay overlay -olowerdir=/a\:lower\:\:dir /merged
355
356 Since kernel version v6.8, directory names containing colons can also
357 be configured as lower layer using the "lowerdir+" mount options and the
358 fsconfig syscall from new mount api.  For example::
359
360   fsconfig(fs_fd, FSCONFIG_SET_STRING, "lowerdir+", "/a:lower::dir", 0);
361
362 In the latter case, colons in lower layer directory names will be escaped
363 as an octal characters (\072) when displayed in /proc/self/mountinfo.
364
365 Metadata only copy up
366 ---------------------
367
368 When the "metacopy" feature is enabled, overlayfs will only copy
369 up metadata (as opposed to whole file), when a metadata specific operation
370 like chown/chmod is performed. Full file will be copied up later when
371 file is opened for WRITE operation.
372
373 In other words, this is delayed data copy up operation and data is copied
374 up when there is a need to actually modify data.
375
376 There are multiple ways to enable/disable this feature. A config option
377 CONFIG_OVERLAY_FS_METACOPY can be set/unset to enable/disable this feature
378 by default. Or one can enable/disable it at module load time with module
379 parameter metacopy=on/off. Lastly, there is also a per mount option
380 metacopy=on/off to enable/disable this feature per mount.
381
382 Do not use metacopy=on with untrusted upper/lower directories. Otherwise
383 it is possible that an attacker can create a handcrafted file with
384 appropriate REDIRECT and METACOPY xattrs, and gain access to file on lower
385 pointed by REDIRECT. This should not be possible on local system as setting
386 "trusted." xattrs will require CAP_SYS_ADMIN. But it should be possible
387 for untrusted layers like from a pen drive.
388
389 Note: redirect_dir={off|nofollow|follow[*]} and nfs_export=on mount options
390 conflict with metacopy=on, and will result in an error.
391
392 [*] redirect_dir=follow only conflicts with metacopy=on if upperdir=... is
393 given.
394
395
396 Data-only lower layers
397 ----------------------
398
399 With "metacopy" feature enabled, an overlayfs regular file may be a composition
400 of information from up to three different layers:
401
402  1) metadata from a file in the upper layer
403
404  2) st_ino and st_dev object identifier from a file in a lower layer
405
406  3) data from a file in another lower layer (further below)
407
408 The "lower data" file can be on any lower layer, except from the top most
409 lower layer.
410
411 Below the top most lower layer, any number of lower most layers may be defined
412 as "data-only" lower layers, using double colon ("::") separators.
413 A normal lower layer is not allowed to be below a data-only layer, so single
414 colon separators are not allowed to the right of double colon ("::") separators.
415
416
417 For example::
418
419   mount -t overlay overlay -olowerdir=/l1:/l2:/l3::/do1::/do2 /merged
420
421 The paths of files in the "data-only" lower layers are not visible in the
422 merged overlayfs directories and the metadata and st_ino/st_dev of files
423 in the "data-only" lower layers are not visible in overlayfs inodes.
424
425 Only the data of the files in the "data-only" lower layers may be visible
426 when a "metacopy" file in one of the lower layers above it, has a "redirect"
427 to the absolute path of the "lower data" file in the "data-only" lower layer.
428
429 Since kernel version v6.8, "data-only" lower layers can also be added using
430 the "datadir+" mount options and the fsconfig syscall from new mount api.
431 For example::
432
433   fsconfig(fs_fd, FSCONFIG_SET_STRING, "lowerdir+", "/l1", 0);
434   fsconfig(fs_fd, FSCONFIG_SET_STRING, "lowerdir+", "/l2", 0);
435   fsconfig(fs_fd, FSCONFIG_SET_STRING, "lowerdir+", "/l3", 0);
436   fsconfig(fs_fd, FSCONFIG_SET_STRING, "datadir+", "/do1", 0);
437   fsconfig(fs_fd, FSCONFIG_SET_STRING, "datadir+", "/do2", 0);
438
439
440 fs-verity support
441 -----------------
442
443 During metadata copy up of a lower file, if the source file has
444 fs-verity enabled and overlay verity support is enabled, then the
445 digest of the lower file is added to the "trusted.overlay.metacopy"
446 xattr. This is then used to verify the content of the lower file
447 each the time the metacopy file is opened.
448
449 When a layer containing verity xattrs is used, it means that any such
450 metacopy file in the upper layer is guaranteed to match the content
451 that was in the lower at the time of the copy-up. If at any time
452 (during a mount, after a remount, etc) such a file in the lower is
453 replaced or modified in any way, access to the corresponding file in
454 overlayfs will result in EIO errors (either on open, due to overlayfs
455 digest check, or from a later read due to fs-verity) and a detailed
456 error is printed to the kernel logs. For more details of how fs-verity
457 file access works, see :ref:`Documentation/filesystems/fsverity.rst
458 <accessing_verity_files>`.
459
460 Verity can be used as a general robustness check to detect accidental
461 changes in the overlayfs directories in use. But, with additional care
462 it can also give more powerful guarantees. For example, if the upper
463 layer is fully trusted (by using dm-verity or something similar), then
464 an untrusted lower layer can be used to supply validated file content
465 for all metacopy files.  If additionally the untrusted lower
466 directories are specified as "Data-only", then they can only supply
467 such file content, and the entire mount can be trusted to match the
468 upper layer.
469
470 This feature is controlled by the "verity" mount option, which
471 supports these values:
472
473 - "off":
474     The metacopy digest is never generated or used. This is the
475     default if verity option is not specified.
476 - "on":
477     Whenever a metacopy files specifies an expected digest, the
478     corresponding data file must match the specified digest. When
479     generating a metacopy file the verity digest will be set in it
480     based on the source file (if it has one).
481 - "require":
482     Same as "on", but additionally all metacopy files must specify a
483     digest (or EIO is returned on open). This means metadata copy up
484     will only be used if the data file has fs-verity enabled,
485     otherwise a full copy-up is used.
486
487 Sharing and copying layers
488 --------------------------
489
490 Lower layers may be shared among several overlay mounts and that is indeed
491 a very common practice.  An overlay mount may use the same lower layer
492 path as another overlay mount and it may use a lower layer path that is
493 beneath or above the path of another overlay lower layer path.
494
495 Using an upper layer path and/or a workdir path that are already used by
496 another overlay mount is not allowed and may fail with EBUSY.  Using
497 partially overlapping paths is not allowed and may fail with EBUSY.
498 If files are accessed from two overlayfs mounts which share or overlap the
499 upper layer and/or workdir path the behavior of the overlay is undefined,
500 though it will not result in a crash or deadlock.
501
502 Mounting an overlay using an upper layer path, where the upper layer path
503 was previously used by another mounted overlay in combination with a
504 different lower layer path, is allowed, unless the "index" or "metacopy"
505 features are enabled.
506
507 With the "index" feature, on the first time mount, an NFS file
508 handle of the lower layer root directory, along with the UUID of the lower
509 filesystem, are encoded and stored in the "trusted.overlay.origin" extended
510 attribute on the upper layer root directory.  On subsequent mount attempts,
511 the lower root directory file handle and lower filesystem UUID are compared
512 to the stored origin in upper root directory.  On failure to verify the
513 lower root origin, mount will fail with ESTALE.  An overlayfs mount with
514 "index" enabled will fail with EOPNOTSUPP if the lower filesystem
515 does not support NFS export, lower filesystem does not have a valid UUID or
516 if the upper filesystem does not support extended attributes.
517
518 For the "metacopy" feature, there is no verification mechanism at
519 mount time. So if same upper is mounted with different set of lower, mount
520 probably will succeed but expect the unexpected later on. So don't do it.
521
522 It is quite a common practice to copy overlay layers to a different
523 directory tree on the same or different underlying filesystem, and even
524 to a different machine.  With the "index" feature, trying to mount
525 the copied layers will fail the verification of the lower root file handle.
526
527 Nesting overlayfs mounts
528 ------------------------
529
530 It is possible to use a lower directory that is stored on an overlayfs
531 mount. For regular files this does not need any special care. However, files
532 that have overlayfs attributes, such as whiteouts or "overlay.*" xattrs will be
533 interpreted by the underlying overlayfs mount and stripped out. In order to
534 allow the second overlayfs mount to see the attributes they must be escaped.
535
536 Overlayfs specific xattrs are escaped by using a special prefix of
537 "overlay.overlay.". So, a file with a "trusted.overlay.overlay.metacopy" xattr
538 in the lower dir will be exposed as a regular file with a
539 "trusted.overlay.metacopy" xattr in the overlayfs mount. This can be nested by
540 repeating the prefix multiple time, as each instance only removes one prefix.
541
542 A lower dir with a regular whiteout will always be handled by the overlayfs
543 mount, so to support storing an effective whiteout file in an overlayfs mount an
544 alternative form of whiteout is supported. This form is a regular, zero-size
545 file with the "overlay.whiteout" xattr set, inside a directory with the
546 "overlay.opaque" xattr set to "x" (see `whiteouts and opaque directories`_).
547 These alternative whiteouts are never created by overlayfs, but can be used by
548 userspace tools (like containers) that generate lower layers.
549 These alternative whiteouts can be escaped using the standard xattr escape
550 mechanism in order to properly nest to any depth.
551
552 Non-standard behavior
553 ---------------------
554
555 Current version of overlayfs can act as a mostly POSIX compliant
556 filesystem.
557
558 This is the list of cases that overlayfs doesn't currently handle:
559
560  a) POSIX mandates updating st_atime for reads.  This is currently not
561     done in the case when the file resides on a lower layer.
562
563  b) If a file residing on a lower layer is opened for read-only and then
564     memory mapped with MAP_SHARED, then subsequent changes to the file are not
565     reflected in the memory mapping.
566
567  c) If a file residing on a lower layer is being executed, then opening that
568     file for write or truncating the file will not be denied with ETXTBSY.
569
570 The following options allow overlayfs to act more like a standards
571 compliant filesystem:
572
573 redirect_dir
574 ````````````
575
576 Enabled with the mount option or module option: "redirect_dir=on" or with
577 the kernel config option CONFIG_OVERLAY_FS_REDIRECT_DIR=y.
578
579 If this feature is disabled, then rename(2) on a lower or merged directory
580 will fail with EXDEV ("Invalid cross-device link").
581
582 index
583 `````
584
585 Enabled with the mount option or module option "index=on" or with the
586 kernel config option CONFIG_OVERLAY_FS_INDEX=y.
587
588 If this feature is disabled and a file with multiple hard links is copied
589 up, then this will "break" the link.  Changes will not be propagated to
590 other names referring to the same inode.
591
592 xino
593 ````
594
595 Enabled with the mount option "xino=auto" or "xino=on", with the module
596 option "xino_auto=on" or with the kernel config option
597 CONFIG_OVERLAY_FS_XINO_AUTO=y.  Also implicitly enabled by using the same
598 underlying filesystem for all layers making up the overlay.
599
600 If this feature is disabled or the underlying filesystem doesn't have
601 enough free bits in the inode number, then overlayfs will not be able to
602 guarantee that the values of st_ino and st_dev returned by stat(2) and the
603 value of d_ino returned by readdir(3) will act like on a normal filesystem.
604 E.g. the value of st_dev may be different for two objects in the same
605 overlay filesystem and the value of st_ino for filesystem objects may not be
606 persistent and could change even while the overlay filesystem is mounted, as
607 summarized in the `Inode properties`_ table above.
608
609
610 Changes to underlying filesystems
611 ---------------------------------
612
613 Changes to the underlying filesystems while part of a mounted overlay
614 filesystem are not allowed.  If the underlying filesystem is changed,
615 the behavior of the overlay is undefined, though it will not result in
616 a crash or deadlock.
617
618 Offline changes, when the overlay is not mounted, are allowed to the
619 upper tree.  Offline changes to the lower tree are only allowed if the
620 "metacopy", "index", "xino" and "redirect_dir" features
621 have not been used.  If the lower tree is modified and any of these
622 features has been used, the behavior of the overlay is undefined,
623 though it will not result in a crash or deadlock.
624
625 When the overlay NFS export feature is enabled, overlay filesystems
626 behavior on offline changes of the underlying lower layer is different
627 than the behavior when NFS export is disabled.
628
629 On every copy_up, an NFS file handle of the lower inode, along with the
630 UUID of the lower filesystem, are encoded and stored in an extended
631 attribute "trusted.overlay.origin" on the upper inode.
632
633 When the NFS export feature is enabled, a lookup of a merged directory,
634 that found a lower directory at the lookup path or at the path pointed
635 to by the "trusted.overlay.redirect" extended attribute, will verify
636 that the found lower directory file handle and lower filesystem UUID
637 match the origin file handle that was stored at copy_up time.  If a
638 found lower directory does not match the stored origin, that directory
639 will not be merged with the upper directory.
640
641
642
643 NFS export
644 ----------
645
646 When the underlying filesystems supports NFS export and the "nfs_export"
647 feature is enabled, an overlay filesystem may be exported to NFS.
648
649 With the "nfs_export" feature, on copy_up of any lower object, an index
650 entry is created under the index directory.  The index entry name is the
651 hexadecimal representation of the copy up origin file handle.  For a
652 non-directory object, the index entry is a hard link to the upper inode.
653 For a directory object, the index entry has an extended attribute
654 "trusted.overlay.upper" with an encoded file handle of the upper
655 directory inode.
656
657 When encoding a file handle from an overlay filesystem object, the
658 following rules apply:
659
660  1. For a non-upper object, encode a lower file handle from lower inode
661  2. For an indexed object, encode a lower file handle from copy_up origin
662  3. For a pure-upper object and for an existing non-indexed upper object,
663     encode an upper file handle from upper inode
664
665 The encoded overlay file handle includes:
666
667  - Header including path type information (e.g. lower/upper)
668  - UUID of the underlying filesystem
669  - Underlying filesystem encoding of underlying inode
670
671 This encoding format is identical to the encoding format file handles that
672 are stored in extended attribute "trusted.overlay.origin".
673
674 When decoding an overlay file handle, the following steps are followed:
675
676  1. Find underlying layer by UUID and path type information.
677  2. Decode the underlying filesystem file handle to underlying dentry.
678  3. For a lower file handle, lookup the handle in index directory by name.
679  4. If a whiteout is found in index, return ESTALE. This represents an
680     overlay object that was deleted after its file handle was encoded.
681  5. For a non-directory, instantiate a disconnected overlay dentry from the
682     decoded underlying dentry, the path type and index inode, if found.
683  6. For a directory, use the connected underlying decoded dentry, path type
684     and index, to lookup a connected overlay dentry.
685
686 Decoding a non-directory file handle may return a disconnected dentry.
687 copy_up of that disconnected dentry will create an upper index entry with
688 no upper alias.
689
690 When overlay filesystem has multiple lower layers, a middle layer
691 directory may have a "redirect" to lower directory.  Because middle layer
692 "redirects" are not indexed, a lower file handle that was encoded from the
693 "redirect" origin directory, cannot be used to find the middle or upper
694 layer directory.  Similarly, a lower file handle that was encoded from a
695 descendant of the "redirect" origin directory, cannot be used to
696 reconstruct a connected overlay path.  To mitigate the cases of
697 directories that cannot be decoded from a lower file handle, these
698 directories are copied up on encode and encoded as an upper file handle.
699 On an overlay filesystem with no upper layer this mitigation cannot be
700 used NFS export in this setup requires turning off redirect follow (e.g.
701 "redirect_dir=nofollow").
702
703 The overlay filesystem does not support non-directory connectable file
704 handles, so exporting with the 'subtree_check' exportfs configuration will
705 cause failures to lookup files over NFS.
706
707 When the NFS export feature is enabled, all directory index entries are
708 verified on mount time to check that upper file handles are not stale.
709 This verification may cause significant overhead in some cases.
710
711 Note: the mount options index=off,nfs_export=on are conflicting for a
712 read-write mount and will result in an error.
713
714 Note: the mount option uuid=off can be used to replace UUID of the underlying
715 filesystem in file handles with null, and effectively disable UUID checks. This
716 can be useful in case the underlying disk is copied and the UUID of this copy
717 is changed. This is only applicable if all lower/upper/work directories are on
718 the same filesystem, otherwise it will fallback to normal behaviour.
719
720
721 UUID and fsid
722 -------------
723
724 The UUID of overlayfs instance itself and the fsid reported by statfs(2) are
725 controlled by the "uuid" mount option, which supports these values:
726
727 - "null":
728     UUID of overlayfs is null. fsid is taken from upper most filesystem.
729 - "off":
730     UUID of overlayfs is null. fsid is taken from upper most filesystem.
731     UUID of underlying layers is ignored.
732 - "on":
733     UUID of overlayfs is generated and used to report a unique fsid.
734     UUID is stored in xattr "trusted.overlay.uuid", making overlayfs fsid
735     unique and persistent.  This option requires an overlayfs with upper
736     filesystem that supports xattrs.
737 - "auto": (default)
738     UUID is taken from xattr "trusted.overlay.uuid" if it exists.
739     Upgrade to "uuid=on" on first time mount of new overlay filesystem that
740     meets the prerequites.
741     Downgrade to "uuid=null" for existing overlay filesystems that were never
742     mounted with "uuid=on".
743
744
745 Volatile mount
746 --------------
747
748 This is enabled with the "volatile" mount option.  Volatile mounts are not
749 guaranteed to survive a crash.  It is strongly recommended that volatile
750 mounts are only used if data written to the overlay can be recreated
751 without significant effort.
752
753 The advantage of mounting with the "volatile" option is that all forms of
754 sync calls to the upper filesystem are omitted.
755
756 In order to avoid a giving a false sense of safety, the syncfs (and fsync)
757 semantics of volatile mounts are slightly different than that of the rest of
758 VFS.  If any writeback error occurs on the upperdir's filesystem after a
759 volatile mount takes place, all sync functions will return an error.  Once this
760 condition is reached, the filesystem will not recover, and every subsequent sync
761 call will return an error, even if the upperdir has not experience a new error
762 since the last sync call.
763
764 When overlay is mounted with "volatile" option, the directory
765 "$workdir/work/incompat/volatile" is created.  During next mount, overlay
766 checks for this directory and refuses to mount if present. This is a strong
767 indicator that user should throw away upper and work directories and create
768 fresh one. In very limited cases where the user knows that the system has
769 not crashed and contents of upperdir are intact, The "volatile" directory
770 can be removed.
771
772
773 User xattr
774 ----------
775
776 The "-o userxattr" mount option forces overlayfs to use the
777 "user.overlay." xattr namespace instead of "trusted.overlay.".  This is
778 useful for unprivileged mounting of overlayfs.
779
780
781 Testsuite
782 ---------
783
784 There's a testsuite originally developed by David Howells and currently
785 maintained by Amir Goldstein at:
786
787 https://github.com/amir73il/unionmount-testsuite.git
788
789 Run as root::
790
791   # cd unionmount-testsuite
792   # ./run --ov --verify